Індивідуальні завдання

1 варіант

1. До амперметра, опір якого 0,27 Ом, приєднано паралельно шунт опором 0,09 Ом. Обчислити силу струму в колі, якщо амперметр показує 2 А.

2. Якщо вольтметр з’єднати послідовно з резистором, опір якого 10 кОм, то при напрузі 120 В він покаже 50 В. Якщо його з’єднати послідовно з резистором, опір якого невідомий, то при тій самій напрузі він покаже 10 В. Визначити опір невідомого резистора.

3. У мідному провіднику , площа поперечного перерізу якого 0,5 см², проходить струм силою 1,5 А. З якою силою діє електричне поле в цьому провіднику на кожний носій струму?

2 варіант

1. Що потрібно зробити, щоб прилад, ціна поділки якого 10 мкА, шкала приладу має 100 поділок, а внутрішній опір 100 Ом, можна було використати як вольтметр для вимірювання напруги до 100 В, та як амперметр для вимірювання струму до 1А?

2. Два провідники виготовленні з одного матеріалу. У скільки разів довжина одного провідника більша від довжини іншого, коли відомо , що маса другого в 2 рази більша від першого, а опір в 8 разів менший.

3. На кінцях залізного провідника , довжина якого 1 м і діаметр 1 мм, підтримується напруга 12 В. Визначити густину струму та кількість електронів, які проходять крізь поперечний переріз провідника за 1 с.

Контрольні запитання

1. Сформулюйте закон Ома для однорідної та неоднорідної ділянки кола.

2. Сформулюйте закони паралельного та послідовного зєднання провідників.

3. Чим відрізняється схеми вимірювання а) та б) ?

4. Чи залежить питомий опір металевих провідників від температури і якщо так, то як саме.

Література

1. Кучерук І.М. та ін. Загальний курс фізики. Т.1 : Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Техніка, 1999. – 536 с.

2. Зачек І.Р. та ін. Курс фізики: Навчальний підручник. – Львів.: «Бескит Біт», 2002. – 376 с.

3. Савельев И.В. Курс фізики: Учебник. В 3-х т. Т. 1: Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1989. – 352 с.

4. Дущенко В.П., Кучерук І.М. Загальна фізика: Фізичні основи механіки. Молекулярна фізика і термодинаміка: Підручник для вузів. – К.: Вища школа, 1993.–431с.

5. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. Механика: Уч. Пособие. – М.: Просвещение, 1987. – 304 с.

6. Лабораторный практикум по физике: Уч. Пособие для вузов/Под ред. К.А. Барсукова. – М.: Высш. шк., 1988. – 351 с.

7. Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. – М.: Высш. шк.,1970.–448с.

8. Физический практикум : Механика и молекулярная физика //Под ред. В.И.Ивероновой. – М.: Высшая школа,1967.

9. Методичні вказівки до проведення лабораторних занять з дисципліни фізика / Укладачі: Бабічев С.А., Шарко О.В., Колечинцева Т.С., Лебедь О.М. – Херсон: ХДМІ, 2008 – 82 с.

Лабораторне заняття № 10

Тема: Вивчення джерела сталої ЕРС.

Мета роботи: Експериментальне дослідження джерела постійної ЕРС (електрорушійної сили).

Прилади та обладнання: Джерело постійної ЕРС, зовнішній опір R, амперметр.

Теоретичні відомості

Струм в колі, зображеному на мал.1 описується рівнянням:

(1)

де ε – ЕРС джерела; R – змінний опір зовнішнього кола; r – внутрішній опір джерела; I – сила струму в колі.

Перепишемо рівняння (1) у вигляді:

(2)

Рівняння (2) опису лінійну залежність зворотного струму І^-1 від опору навантаження R (мал.2), причому кутовий коефіцієнт прямої k визначається величиною зворотної ЕРС – ε^-1, а відсічка на осі ординат – відношенням внутрішнього опору до ЕРС .

Позначимо відсічку через Ѕ, а кутовий коефіцієнт прямої – через . Тоді:

, (3)

. (4)

Величини Ѕ і k знімаються з графіка експериментальної залежності

Повна потужність, що виділяється в колі рівняння:

(5)

Найбільшого значення вона досягає при струмі короткого замикання (R=0):

При збільшені R потужність падає, наближаючись асимптотично до нуля при необмеженому збільшені R.

Потужність, що виділяється в зовнішній частині кола (навантаженні), дорівнює:

(6)

Найбільшого значення напруженість Р_н досягає при R=r. Щоб переконатися в цьому, візьмемо похідну від Р_н по зовнішньому опору:

Звідси

(7)

Критичну точку знаходимо з умови:

,

звідси R = r

Зі співвідношення (7) видно, що при переході через критичну точку R=r, похідна dP_н/dR змінює знак (з + на - ). Отже, в цій точці функція Р_н(R) має максимум. В граничних точках маємо:

Р_н (R=0) =0: (8)

Тому максимальна потужність джерела буде:

, (9)

тобто дорівнює чверті повної потужності при короткому замикані.

Коефіцієнт корисної дії визначимо відношенням потужності Р_н, в зовнішній частині кола, що виділяється, до всієї потужності Р:

(10)

При R=0 маємо η=0; із збільшенням опору R ККД зростає, наближаючись до одиниці при необмеженому збільшені R. Проте, при цьому потужність, що виділяється в зовнішній частині кола падає до нуля, і тому умова максимуму ККД з практичної точки зору не цікава.

Мал.1 Електрична схема установки	Мал.2 Типовий вигляд залежності І-1(R)