1.3. Опис лабораторної установки

Схема, що зображена на Рис. 1.3, застосовується для перевірки закону Ома і визначення опору як одиничних, так і послідовно або паралельно сполучених провідників.

Схема живиться від батареї . Сила струму в колі регулюється реостатом з ковзальним контактом. Між точками і за допомогою перемикача П по черзі включають опори , , а потім ці ж опори, сполучені між собою послідовно (по значено як ), або паралельно (позначено як ).

С хема для перевірки першого і другого правил Кірхгофа представлена на рис. 1.4.

Тут і – батареї; , , – амперметри; , , – однополюсні рубильники; , , – опори.

1.4. Питання для самоперевірки

1. Що таке електричний струм?

2. У чому полягає закон Ома?

3. Сформулювати правила Кірхгофа і застосувати їх для розрахунку розгалуженого кола.

4. Правила включення в коло амперметра і вольтметра.

1.5. Порядок проведення лабораторної роботи Перевірка закону Ома

У схемі, представленій на Рис 1.3, між точками і включені опори і . Переводячи перемикач П в положення 1, 2, 3, 4, можна включити ці опори порізно, а також сполученими послідовно і паралельно. За показниками вольтметра і амперметра при декількох значеннях сили струму і різниці потенціалів визначити по формулі (1.1) опори , , , і встановити, враховуючи співвідношення (1.2) і (1.3), які з них відповідають послідовному і паралельному з'єднанню опорів і .

Перевірка правил Кірхгофа

У розгалуженому колі схеми (Рис. 1.4) замкнути рубильники , і .

Зафіксувати показники амперметрів і визначити напрями струмів на ділянках кола (по знаках на затисках приладів) і напрями ЕРС і .

Для вузла « » перевірити справедливість першого правила Кірхгофа (1.4).

Для контурів, , і перевірити справедливість другого правила Кірхгофа (1.5)

При складанні другого правила Кірхгофа мають бути враховані опори амперметрів. Ці опори вказані на приладах.

1.6. Обробка результатів експерименту

Дані, отримані при виконанні першої частини роботи (перевірка закону Ома), занести в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Положення перемикача
I
II
III
IV

При виконанні другої частини роботи за отриманими значеннями сил струмів , та визначити напрями цих струмів і вказати їх на схемі в зошиті (див. рис. 1.4).

Розрахувати ЕРС джерел струму і , склавши рівняння за другим правилом Кірхгофа для замкнутих контурів і . Потім скласти рівняння для контуру і переконатися в справедливості другого правила Кірхгофа.

1.7. Оформлення звіту

Звіт повинен містити наступні дані: мета роботи, основні положення, робочі схеми (див. Рис. 1.3 і 1.4), заповнену таблицю 1.1, розрахунок опорів при чотирьох положеннях перемикача і розрахунок їх середніх значень, перевірку справедливості першого і другого правил Кірхгофа, висновки по роботі.

Література: [1], с. 138 – 139, 141 – 143; [2], с. 58 – 72.

Лабораторна робота Е-2

ВИЗНАЧЕННЯ ЕРС ДЖЕРЕЛА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦІЇ

2.1. Мета роботи

Визначення електрорушійної сили джерела постійного струму і його внутрішнього опору.

2.2. Загальні положення

Електрорушійною силою (ЕРС) джерела постійного струму називають величину, чисельно рівну роботі сторонніх сил по одноразовому переміщенню одиничного позитивного заряду усередині джерела струму від «–» до «+». Різниця потенціалів між полюсами джерела струму рівна його ЕРС лише у тому випадку, коли джерело розімкнене, або коли струм в ньому компенсується за допомогою іншого джерела. Якщо ж через джерело протікає струм, то згідно закону Ома

, (2.1)

Добуток відображає спад потенціалу або напруги на зовнішній ділянці кола. Позначимо його через , а – спад напруги на внутрішньому опорі джерела – через . Тоді ЕРС джерела дорівнюватиме сумі спадів напруги на зовнішній і внутрішній ділянках кола, тобто

. (2.2)

При вимірах вольтметром ми вимірюємо лише спад напруги на зовнішній ділянці кола, що не дає можливості визначити ЕРС з великою точністю. Крім того, сам вольтметр має обмежену точність. Якщо необхідно зробити точний вимір ЕРС, застосовують метод компенсації, в якому необхідно мати елемент, ЕРС якого відома з великою точністю і не міняється з часом (нормальний елемент або елемент Вестона).

ЕРС елементу Вестона при температурі 20°С рівна 1,0183 В. Однак постійна ЕРС нормального елементу зберігається лише за відсутності в ньому струму або при струмі, близькому до нуля. При проходженні струму через такий елемент в ньому може виникнути ЕРС поляризації, яка змінить основну. Необхідно також враховувати, що ЕРС елементу дорівнює різниці потенціалів на його полюсах лише за відсутності струму через елемент. Тому при порівнянні ЕРС невідомого джерела з ЕРС нормального елементу, останній треба поставити в такі умови, щоб струм, що протікає через нього, дорівнював нулю. Це досягається методом компенсації.