Просмотр содержимого документа
«Методическое пособие к лабораторной работе «Определение внутреннего сопротивления источника тока» по дисциплине «Электротехника»»
Лабораторная работа №1
Тема: Определение внутреннего сопротивления источника тока.
Цель лабораторной работы:
знакомство с методом определения ЭДС источника тока и его внутреннего сопротивления.
Оборудование:
- Источник электрической энергии (5-7 В), 3 равных по номиналу реостата или 3 лампы, амперметр, вольтметр, ключи, соединительные провода.
Теория:
Величина, измеряемая работой, совершенной сторонними силами при перемещении единичного, положительного электрического заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока (ЭДС) ℇ и выражается в вольтах.
Когда цепь замыкается в источнике тока, заряды образуют электрическое поле, которое перемещает заряды во внешней цепи. Внутри источника тока заряды движутся навстречу полю под действием сторонних сил.
Таким образом, энергия, запасенная в источнике тока, расходуется на работу по перемещению заряда в цепи с внешним и внутренним сопротивлениями:
ℇ = U + Uo = IR + Ir (1)
Экспериментально можно определить ℇ и r.
Методика выполнения лабораторной работы:
Зарисуйте цепь по схеме, изображенной на рис. 1.
Зарисуйте эквивалентные схемы при условии:
- оба ключа разомкнуты;
- один ключ замкнут;
- оба ключа замкнуты.
3. Рассчитайте показания амперметра при каждом условии.
Рис.1
Соберите схему.
Измерьте сопротивление элементов электрической цепи.
Измерьте напряжение ЭДС при каждом условии.
Вычислите внутреннее сопротивление источника тока
= ℇ/(R+ r); ℇ = U + Uo = IR + Ir;
r= (ℇ-IR)/ I
Вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока,
пользуясь отношением (I).
ℇ = U + Ir, решая систему уравнений
ℇ = V1 +I1r V1+I1r = V2 + I2r
V1–V2= r(I2 – I1)
ℇ = V2 +I2r V1–V2
r = I2 – I1
Определить среднее значение ЭДС (ℇ) и внутреннего сопротивления (r) источника электрической энергии. Измерить напряжение на зажимах источника электрической энергии при разомкнутой внешней цепи, т.е. ЭДС. Сравнить показание вольтметра, а значит измеренной ЭДС с ЭДС, вычисленной по результатам опыта. Сделать выводы.
Определить относительную погрешность измерения.
|ℇср. - ℇизм.|
δ = ℇизм 100%
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.
Выполняется тремя группами (каждая группа записывает показания в свою строчку.
№ в таблице соответствует условиям: 1. - оба ключа разомкнуты; 2.- один ключ замкнут; 3.- оба ключа замкнуты.
Таблица
№
U
I
ℇ
ℇср
ℇи
δ
r
r ср
1.
2.
3.
Контрольные вопросы:
Укажите условия существования электрического тока в проводнике.
Сформулируйте закон Ома для полной цепи в двух вариантах
и запишите соответствующие формулы.
Определите ЭДС источника тока, если он создает во внешней
цепи с сопротивлением 10 Ом силу тока в 2 А. Внутреннее
сопротивление источника тока составляет 2 Ома.
Чему равна сила тока в полной цепи, если источник тока с ЭДС
в 100 В и внутренним сопротивлением 5 Ом подключили к