Лабораторна робота № 6

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ЕРС, ВНУТРІШНЬОГО ОПОРУ ДЖЕРЕЛА СТРУМУ

Мета: експериментально визначити основні характеристики джерела постійного струму.

Прилади і матеріали: досліджуване джерело постійного струму (акумулятор або батарейка кишенькового ліхтарика), амперметр, вольтметр, реостат, ключ замикання кола, з’єднувальні проводи.

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати: як за допомогою вольтметра визначити ЕРС джерела; що показує вольтметр, під’єднаний до полюсів джерела струму при розімкнутому і замкнутому колі; вміти: збирати просте електричне коло; правильно вмикати в коло

амперметр і вольтметр; визначати ціну поділки приладів, знімати покази з приладів; використовувати закон Ома для проведення розрахунків.

Рекомендації: 1. При виконанні роботи електричне коло не рекомендується залишати

замкнутим на тривалий час. 2. Потрібно враховувати, що внутрішній опір акумулятора малий – від 0,01

до 0,1 Ом.

Теоретичні відомості.

Для підтримання струму в провіднику необхідно, щоб різниця потенціалів на його кінцях була незмінною. Для цього використовується джерело струму – пристрій, який забезпечує виникнення і дію сторонніх сил. Різниця потенціалів на його полюсах утворюється внаслідок поділу зарядів на додатні і від’ємні. Роботу по поділу зарядів виконують сторонні сили.

Величина, що вимірюється роботою, виконаною сторонніми силами при переміщенні одиничного позитивного заряду всередині джерела струму, називається електрорушійною силою джерела струму (ЕРС) і виражається у вольтах.

Визначити електрорушійну силу джерела струму можна склавши електричне коло за схемою (мал. 1).

Коли коло замикається, розділені в джерелі струму заряди утворюють електричне поле, яке переміщує заряди по зовнішньому колу, всередині джерела струму заряди рухаються назустріч полю під дією сторонніх сил. Таким чином, енергія, нагромаджена в джерелі струму, витрачається на

Лабораторна робота № 6

роботу по переміщенню заряду в колі із зовнішнім R і внутрішнім r опорами. Із закону Ома для повної ділянки кола

маємо .

ЕРС джерела можна виміряти за допомогою вольтметра, опір якого значно більший за внутрішній опір джерела. Внутрішній опір джерела струму можна визначити на основі закону Ома, вимірявши напругу на резисторі з відомим опором R, приєднаним до джерела.

Оскільки , то , де

Правила техніки безпеки

Під час складання електричного кола використовуйте провідники з наконечниками і непошкодженою ізоляцією. Не допускайте граничних навантажень вимірювальних приладів.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомтесь із вимірювальними приладами і визначіть ціну поділки шкали амперметра і вольтметра.

2. Складіть електричне коло за схемою. Перевірте надійність електричних контактів, правильність вмикання амперметра і вольтметра.

3. Після перевірки схеми викладачем замкніть коло і, користуючись реостатом, встановіть в колі силу струму, що відповідає кільком поділкам шкали амперметра. Зніміть покази амперметра і вольтметра, занесіть їх в таблицю. Коло розімкніть.

4. Знову замкніть коло і, змінюючи опір кола за допомогою реостата, отримайте нові покази амперметра і вольтметра. Результати вимірювань занесіть до таблиці. Коло розімкніть.

5. Обчисліть ЕРС і внутрішній опір джерела струму, використовуючи

співвідношення та .

6. Виміряйте напругу на затискачах джерела електричної енергії при розімкнутому зовнішньому колі. Порівняйте покази вольтметра з ЕРС, обчисленою за результатами досліду. Зробіть висновок.

7. Обчисліть відносну похибку вимірювання .

8. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці.

Лабораторна робота № 6

Номер досліду

Сила струму в колі I, А

Напруга зовнішнього

кола U, В

ЕРС ℰ, В

Середнє значення ЕРС ℰсер, В

Внутрішній опір r, Ом

Відносна похибка

δ, %

1

2

9. За результатами роботи зробіть висновок та дайте відповіді на контрольні питання.

Контрольні запитання 1. Вказати умови існування електричного струму в провіднику? 2. Як називаються пристрої, які забезпечують виникнення і дію сторонніх

сил? Якими вони бувають? 3. За допомогою якого приладу можна визначити ЕРС? Замкнутим чи

розімкнутим має бути зовнішнє коло при визначенні ЕРС? Чому? 4. Яка роль джерела електричної енергії в електричному колі? 5. Від чого залежить напруга джерела електричної енергії?