Измерение эдс внутреннего сопротивления источника тока. Лабораторная работа измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока - документ

Лабораторная работа

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА

Цель работы: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника постоянного тока и оценить правдоподобность полученных результатов.

О б о р у д о в а н и е: источник ЭДС, ключ, амперметр, вольтметр, три резистора с известными сопротивлениями, соединительные проводники, реостат.

Вариант 1 (базовый уровень).

ЭДС источника тока можно непосредственно измерить вольтметром с очень большим внутренним сопротивлением. При измерении ЭДС источника тока напрямую школьным вольтметром, имеющим внутреннее сопротивление 900 Ом, погрешность не превышает долей процента.

Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключается вольтметр.

При разомкнутом ключе вольтметр показывает напряжение, равное ЭДС источника (E ). При замкнутом ключе вольтметр показывает падение напряжения во внешней цепи (U ). Из закона Ома для замкнутой цепи можно найти внутреннее сопротивление r источника ЭДС: Е r = (Е – U )/ I .

Величины относительной и абсолютной погрешностей можно найти из следующего выражения:

.

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями.

2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключите вольтметр.

3. Измерьте ЭДС источника при разомкнутом ключе и значение напряжения на внешнем участке цепи при замкнутом ключе. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.

4. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, сделайте выводы о проделанной работе.

Вариант 2 (профильный уровень).

Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измеряется сила тока в цепи при замкнутом ключе.

Примечание: Использовать резисторы с малым сопротивлением не рекомендуется, т.к. будет сказываться эффект нагревания резисторов и изменение их сопротиления.

Далее в цепи резистор заменяется другим и измеряется сила тока в цепи в новом случае. Для обоих случаев закон Ома для замкнутой цепи будет выглядеть следующим образом: Е = I 1 (R 1 + r ), Е = I 2 (R 2 + r ).

Комбинируя тремя резисторами с известными сопротивлениями, можно провести три пары подобных измерений.

Порядок выполнения работы

1. Подготовьте листы для отчета о работе с предварительными записями.

2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измерьте силу тока в цепи при замкнутом ключе.

3. Замените резистор новым и измерьте силу тока в цепи в данном случае. Проведите аналогичные действия с третьим резистором. Результаты измерений занесите в таблицу.

Таблица результатов измерений и вычислений

4. Проведите вычисления ЭДС источника тока и внутреннего сопротивления источника для первого и второго, для первого и третьего, для второго и третьего случаев по следующим формулам: r = (I 1 R 1 – I 2 R 2)/ (I 2 – I 1), Е = I 1 I 2 (R 2 – R 1)/ (I 1 – I 2).

5. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, обработав вычисления методом среднего арифметического.

6. Сделайте выводы о проделанной работе.

Примечание: Расчеты относительной и абсолютной погрешностей можно провести по результатам только двух опытов. В этом случае формулы для нахождения данных погрешностей будут выглядеть следующим образом:

,

.

Контрольные вопросы

1. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?

2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока? Резисторы с какими сопротивлениями удобнее использовать в данной работе?

3. Почему абсолютная и относительная погрешности ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока в данной работе столь значительные?

4. Как влияет изменение температуры резистора при нагревании на результаты измерений в данной работе?

... Лабораторная работа №3 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока » Цель работы : Экспериментально определить основные характеристики источника постоянного тока : ЭДС и внутреннего сопротивления r. Оборудование: исследуемый источник ...

Оборудование: аккумуляторная батарея 2,5 В, амперметр 2 А, вольтметр 6 В, сопротивления проволочные 1 и 2 Ом, выключатель, соединительные провода.

Задание: измерить силу тока при двух различных резисторах и рассчитайте ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление.

Э.д. с. источника тока и его внутреннее сопротивление можно определить путем измерения силы тока в цепи, схема которой на рис. (при двух различных значениях внешнего сопротивления R).

По закону Ома для полной цепи, можно записать:

Эта система двух уравнений содержит два неизвестных ЭДС. и внутреннее сопротивление источника тока r.

После деления …
первого уравнения на второе получим

или

Определив внутреннее сопротивление источника тока r, можно найти и его ЭДС:

Описанную лабораторную работу можно поставить, взяв в качестве исследуемого источника тока батарейку карманного фонаря 3336Л.

Чтобы во время опытов заметно не разрядить батарею, необходимо взять сопротивления не менее 8 Ом. В данном случае требуется миллиамперметр на 500 мА, который может быть заменен авометром АВО-63.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Соберите электрическую цепь по рис. 1, используя сопротивление R 1 =2 Ом.

Наш робот распознал:
Лабораторная работа 5

Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

Чакон Ома порой считают чуть ли не самым простым вопросом по всем курсе физики; всем он знаком, все умеют верно ею применить. Омыт показывает, что. как правило, по справки и во лишь для часты случаев закона Ома например. для участка пени, в которую включены одно-два сопротивлении!; редко кто в начале знакомства с физикой достаточно уверенно владеет понятиями напряжение. ,.. ютми, потенциалов и не допускает ошибок в их использовании. Настоящая лабораторная раоота пршвлна несколько восполнить зтот пробел, хотя и не претендует на объяснение всего и вся.

Из учебника вам уже швее та схема жсперичснталь-

Й установки см. рис.; при замкнутом ключе вольт-

Отроолемь метр показывает пиление напряжения во внешней пени.

I разомкнутом ЭДС источника тока мы временно

;П11 амперметр Математическое обоенп-

Перепишем его следующим образом:

Е-1 К + г>; Е-1К 1т. 1К - это падение напряжения на внен противлении; обозначим его II: 6 II + 1г:

Теперь проанализируем пшуи-инпч формулу. Когда ключ рачомк-

Ут, тока в цепи нет 1 0:

Вольтметр действительно показывает значение ЭДС. ведь других яагаемых в формуле не имеется. При замыкании ключа показания олыметра несколько снижаются; это ясно видно и из формулы - Е - 1г. в ней из ЭДС в>

Опыт Измерение Е Измерение г

Измерено

Напряжение II, В 2,5

Силатока.А 0,7

ЭДС б,. В 3,5

Вычислено

И 1.1:;>-,вд-пм.ыксч 1:;релмосп, АД. 11 0.15

К пхмшосткотсчета. ДДЛ В 0.1

Лчп.-кп:-!:!-; .1>11чч1:ч,кчь,1 . 1. 0.25

;>, коеигельная погрешность Е, 0,1

Относительная погрешность гг. 1,43

Внутреннее сопротивление г1ф, м +0,05

Инструментальная гкирешносгьД,1. А +0,05

Погрешность отсчета, ДД, А 0,05

Л01.о-!о-ц:1Я 11Ч1-11;......ость Л1. Л 10,1

Относительная погрешность еь 14

Относительная погрешность е, 34

Лйс;1.мо1м:!я!к:..ре.....ост, г. Ом +0.49

3,5 В -2,5 В. гп 0,7 А 1,43 ОМ.

Погрешности измерении: ДЦ, Ли11 + Д11; А1 0,15 В + 0,1 В 0,25 В

Дц 8, е з!бВ 007 7;

Д1 Д1 + Д.1; Д1 0,05 А + 0,05 А Ь0,1 А;

Д1 6 1щ, в,7д1-0.14 14,

2 0.1 РАА, г.0,34 34

3,5 В.2,5 В 0.7 А х

Дг - гр Еп

Дг 0, 4- 1,43Ом +0,49Ом.

Ответ; еи 3,50,25В; г,ф-1/ 13 0,49 Ом.

Контрольные

Вопрос мы. по-сушеству, дали ответ в разделе Суть проблемы.

2 Можно попробовать измерить Е другим способом: но коль скоро п лэоораторон мы применили прямое измерение ЭДС вольтметром, значит, точность нашего результата будет зависеть от точности этого прибора. Здесь главную роль играет его внутреннее сопротивление: чем оно больше, тем точнее результат. При небольшом внутреннем сопротивлении вольтметра черес-азывается то. что измеряется, по-существу, не Е. а паление напря-чня на обмотке прибора.

3 Можно предложить такой способ: сопротивление реостата делают и снимают показания II и >; затем ползунок передвита-середину реостата и снимают показания У. и I..

1. Поэтому д

Истему уравнений Е-Ц,

Ш уравнения с двум

1. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу

Ε ср = (E 1 + E 2 + E 3 + E 4 + E 5)/5 = (4.3 + 4.3 + 4.3 + 4.3 + 4.3)/5 = 4.3 В

2. Замкните ключ K. Измерьте силу тока I в цепи не менее пяти раз. Вычислите среднее значение . Данные измерений и вычислений занесите в таблицу