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

2 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

12161. Классы для представления потока данных 43 KB
  Классы для представления потока данных В среде Delphi существует иерархия классов для хранения и последовательного вводавывода данных. Классы этой иерархии называются потоками. Потоки лучше всего представлять как файлы. Классы потоков обеспечивают различное физическое ...
12162. КОМПОНЕНТЫ TCHART, TPAINTBOX. РАБОТА С ГРАФИКОЙ 25.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Компоненты TChart TPaintBox. работа с Графикой Цель: овладеть навыками анимации построение графиков функций. Замечание: Графики функций необходимо вывести в отдельных окнах в двух вариантах а именно: используя компонент для отображения г
12163. ПОТОКИ. СЕРИАЛИЗАЦИЯ. КОМПОНЕНТ TREEVIEW 21 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Потоки. Сериализация. Компонент TreeView Цель: научиться эффективно использовать потоки; освоить сериализацию; использование контейнеров; компонент TreeView. Вариант 1. Дерево просмотра каталогов и файлов Вариант 2. Дерево манипуляции с каталог
12164. ДИНАМИЧЕСКИЕ БИБЛИОТЕКИ 58.5 KB
  ДИНАМИЧЕСКИЕ БИБЛИОТЕКИ Динамические библиотеки DLL Dynamic Link Library играют важную роль в функционировании ОС Windows и прикладных программ. Они представляют собой файлы с откомпилированным исполняемым кодом который используется приложениями и другими DLL. Реализация многи
12165. КЛАССЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ 51 KB
  Классы общего назначения Как показывает практика в большинстве задач приходится использовать однотипные структуры данных: списки массивы множества и т.д. От задачи к задаче изменяются только их элементы а методы работы сохраняются. Например для любого списка нужны п...
12166. Основные объекты в Delphi 84 KB
  События формы OnCreate происходит сразу после создания формы. Обработчик этого события может установить начальные значения для свойств формы и ее компонентов запросить у операционной системы необходимые ресурсы создать служебные объекты а также выполнить другие д
12167. Рекомендации по оформлению исходного кода Delphi 95.72 KB
  Рекомендации по оформлению исходного кода Delphi Цель Повысить читаемость исходного кода разрабатываемого программистами. Сфера приложения и определения Рассматриваются файлы содержащие исходный код на языке Object Pascal то есть файлы проекта и файлы модулей. Даютс
12168. Свойства в Delphi 83 KB
  Свойства Понятие свойства Помимо полей и методов в объектах существуют свойства. При работе с объектом свойства выглядят как поля: они принимают значения и участвуют в выражениях. Но в отличие от полей свойства не занимают места в памяти а операции их чтения и записи а
12169. Быстродействие процессора 17.54 KB
  Быстродействие процессора Быстродействие процессора это одна из важнейших его характеристик определяющая эффективность работы всей микропроцессорной системы в целом. Быстродействие процессора зависит от множества факторов что затрудняет сравнение быстродействи...