42502

Определение ЭДС источника с помощью известного сопротивления

Лабораторная работа

Физика

Оборудование: аккумуляторная батарея ЭДС которой определяется миллиамперметр магазин сопротивлений ключ. Это достигается с помощью ЭДС источника. При разомкнутой цепи разность потенциалов между полюсами источника равна ЭДС.

Русский

2013-10-30

60 KB

1 чел.

Лабораторная работа № 9

определение ЭДС источника с помощью

известного сопротивления

Цель работы: углубление знаний о законе Ома для замкнутой цепи, овладение одним из методов измерения ЭДС.

Оборудование: аккумуляторная батарея, ЭДС которой определяется, миллиамперметр, магазин сопротивлений, ключ.

9.1. Краткие теоретические сведения и обоснование метода

Для получения неизменного электрического тока в проводнике на его концах следует непрерывно поддерживать разность потенциалов. Это достигается с помощью ЭДС источника.

Рассмотрим наиболее распространённый источник – сухой гальванический элемент Лекланше. Он состоит из двух неодинаковых электродов (цинка и угля − проводников I рода), погружённых в электролит (пастообразную смесь крахмала и нашатыря − проводника II рода). Электрическая энергия в гальваническом элементе получается за счёт энергии химических реакций. Схематически это можно представить так. При погружении металла в электролит полярные молекулы растворителя облегчают переход положительных ионов металла с электрода в электролит. При этом металлический электрод (цинк) заряжается отрицательно, а электролит − положительно.

Потенциал, который приобретает металл относительно электролита, называется электрохимическим. Скачок этого потенциала существует в тонком пограничном слое между электродом и электролитом. Чтобы измерить или использовать этот электрохимический потенциал, в электролит (для образования замкнутой цепи) погружают второй электрод (например, уголь). На втором электроде тоже возникает какой-то скачок потенциала. Алгебраическая сумма этих скачков электрохимических потенциалов 1 и 2 (рис. 9.1) и представляет собой электродвижущую силу (в данном случае сухого гальванического элемента).

При разомкнутой цепи разность потенциалов между полюсами источника равна ЭДС. Однако попытки измерить эту разность, а, следовательно, и ЭДС с помощью обычных вольтметров (электромагнитной или магнитоэлектрической систем) наталкиваются на трудности. Вольтметры названных систем «потребляют ток». Это меняет распределение потенциала в цепи, как это изображено на рис. 9.2. Видно, что в этом случае напряжение между полюсами источника (а именно его и показывает обычный вольтметр) уже не равно 1 + 2, а меньше на величину напряжения (Ir) внутри источника. Поэтому для измерения ЭДС разработаны ряд методов, одним из которых является метод известных сопротивлений внешней цепи (нагрузки).

Определение ЭДС с помощью известного сопротивления сводится к измерению силы тока в цепи испытуемого источника.

Пусть дана цепь, показанная на рис. 9.3, где x − ЭДС источника тока с внутренним сопротивлением r; − миллиамперметр с сопротивлением R0; R − известное сопротивление (магазин сопротивлений).

Установим известное сопротивление равным R1. Для этой цепи мы можем записать закон Ома:

                                   (9.1)

Изменив R1 на R2, получим второе уравнение

                                   (9.2)

Решив систему двух уравнений относительно , получим

                                   (9.3)

Если R0 задано, то, пользуясь (9.1) и (9.2), можно определить внутреннее сопротивление r элемента.

9.2. Порядок выполнения работы

  1.  Собрать цепь по схеме рис. 9.3.
  2.  Установить ручки магазина сопротивлений так, чтобы сопротивление равнялось 10 … 20 Ом. Замкнуть цепь и записать силу тока по миллиамперметру.
  3.  Изменить сопротивление 6 − 8 раз. Комбинируя сопротивления с соответствующими токами, по (9.3) вычислить ЭДС элемента.
  4.  Из (9.2) и (9.1) определить внутреннее сопротивление элемента, пользуясь полученными измерениями.
  5.  Рассчитать погрешности измерений.

Контрольные вопросы и задания

  1.  Устройство гальванических элементов и аккумуляторов.
  2.  Какие химические и физические процессы в них происходят?
  3.  Что понимают под ЭДС?
  4.  Для чего используются деполяризаторы, и что они собой представляют?

[2, § 67 − 69; 3, § 54, 55, 57, 58; 13, § 28, 51]

53


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7494. Философские и религиозные учения Древнего Китая 46 KB
  Философские и религиозные учения Древнего Китая Китайская цивилизация непрерывна в своем развитии. Древнекитайская философия, как и любая другая, зародилась в мифологии. Два начала Ян и Инь, фигурирующие в мифологии, стали пе...
7495. Философские и религиозные учения Древней Индии 38.5 KB
  Философские и религиозные учения Древней Индии К концу II тыс. до н.э. на территорию Индии приходят с Севера, из Тибета кочевые племена ариев или арийцев. Они приносят культ поклонения животным, в частности корове, и приносят свою мифологию. Собрани...
7496. Философия Древней Греции. Космоцентризм древнегреческой философии 57.5 KB
  Философия Древней Греции. Космоцентризм древнегреческой философии Космоцентризм - это основной принцип древнегреческой философии т.к. главная проблема для философов: как устроен мир, каков мировой порядок. Одна из главных философских школ в Дре...
7497. Философия Средних Веков. Становление и развитие христианства 48.5 KB
  Философия Средних Веков. Становление и развитие христианства В средние века европейская философия теснейшим образом связана с христианством. К концу I тысячилетия до н.э. земля древнееврейских государств, Израиля и Иуде...
7498. Философия личности. Философские взгляды на личность 45.5 KB
  Философия личности Одним из первых представителей неклассической философии был немецкий мыслитель Артур Шопенгауэр (1788 г.г.). Его интересовала история Востока, восточные языки, философия Индии и Китая. Главное произведение...
7499. Философия науки 35 KB
  Философия науки Она выходит на первые места к началу XX в., потому что в XIX в. были сделаны фундаментальные открытия (Закон сохранения энергии, открытие клеточного строения живых организмов, эволюционная теория Дарвина, периодическая система ...
7500. Проект будівництва хлібопекарського заводу 1.07 MB
  Головною задачею проектування хлібопекарських підприємств є постійне підвищення технічного рівня хлібозаводів, забезпечення високої продуктивності і культури праці при найбільш ефективному використанні капітальних вкладень; утворення комплексно-механізованих хлібопекарських підприємств.
7501. Европейская философия нового времени 33 KB
  Европейская философия нового времени Европейская философия нового времени. Новое время - это период становления капиталистических отношений, период развития производства, требовавший развития науки и техники. Все это влияет на развитие философ...
7502. Истоки русской философии 48.5 KB
  Истоки русской философии Истоками возникновения философии на Руси можно считать: Славянскую мифологию Появление болгарской книжности т.е. появление славянской азбуки - кириллицы (IX век) Приход христианства на Русь и связанный...