Порядок виконання роботи

1. Складіть електричну схему, показану на рис. 1.15.3. Виберіть номінали опорів такими: ; ; ; .

2. Визначте експериментально за допомогою мультиметра (у режимі вимірювання опорів) опір між точками: А і С; С і D; B і D; A і D. Запишіть ці покази.

3. Розрахуйте теоретичні значення опорів між вказаними точками схеми і порівняйте їх з виміряними. Які висновки можна зробити з цього?

4. Виміряйте за допомогою мультиметра (у режимі вимірювання струму) струми, які протікають через кожний опір. Запишіть відповідні покази приладу.

5. Перевірте експериментально, що у послідовному колі струм однаковий через усі опори, а у разі паралельного з’єднання – розділяється так, що сума всіх струмів через паралельно з’єднані елементи рівна повному струму через всю ділянку.

6. Виміряйте за допомогою мультиметра (у режимі вимірювання постійної напруги) напруги на кожному опорі. Запишіть відповідні покази приладу.

7. Перевірте експериментально, що у послідовному колі напруга на всій ділянці рівна сумі напруг на кожному елементі, а у випадку паралельного з’єднання – напруга однакова на кожному елементі.

Контрольні запитання

1. Чи може опір ділянки, що складається з двох паралельно з’єднаних провідників, бути більшим (меншим) за будь-який з них? Поясніть відповідь.

2. Які закони збереження використовуються для виведення формул опору паралельного і послідовного з’єднання провідників?

3. Проаналізуйте аналогію між формулами, що наводяться тут, і формулою для розрахунку опору одного провідника через його геометричні параметри: . У чому полягає ця аналогія?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1.16

ЕРС І ВНУТРІШНІЙ ОПІР ДЖЕРЕЛ

ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОВНОГО КОЛА

Мета роботи: визначити внутрішній опір джерела струму і його ЕРС.

Прилади: джерело постійного струму, реостат, вольтметр, амперметр, ключ, з’єднувальні провідники.

Теоретичні відомості

Електричний струм у провідниках зумовлений наявністю так званих джерел постійного струму. Сили, що викликають переміщення електричних зарядів усередині джерела постійного струму проти напряму дії сил електростатичного поля, називаються сторонніми силами. Відношення роботи , здійснюваної сторонніми силами для переміщення заряду уздовж кола, до значення цього заряду називається електрорушійною силою (ЕРС) джерела:

.

(1.16.1)

Електрорушійна сила виражається в тих же одиницях, що і напруга або різниця потенціалів, тобто у вольтах.

Робота – міра перетворення енергії з одного виду в інший. Отже, у джерелі ЕРС енергія сторонніх сил перетворюється в енергію електричного поля

.

(1.16.2)

При русі заряду на зовнішній ділянці кола перетворюється енергія стаціонарного поля, створеного і підтримуваного джерелом:

,

(1.16.3)

а на внутрішній ділянці:

.

(1.16.4)

За законом збереження енергії

або

(1.16.5)

Скоротивши вираз (1.16.5) на , отримаємо:

,

(1.16.6)

тобто електрорушійна сила джерела дорівнює сумі напруг на зовнішній і внутрішній ділянках кола.

У випадку розімкненого кола , тому

.

(1.16.7)

Підставивши в рівняння (1.16.6) вирази для та за законом Ома для ділянки кола

; ,

отримаємо:

.

(1.16.8)

З відси

. (1.16.9)

Таким чином, сила струму у колі дорівнює відношенню електрорушійної сили джерела до суми опорів зовнішньої R і внутрішньої r ділянок кола. Це закон Ома для повного кола.

Нехай відомі значення сил струмів та , і спади напруг на реостаті та (див. рис. 1.16.1). Для ЕРС можна записати:

і .

(1.16.10)

Прирівнюючи праві частини цих двох рівностей, одержимо

або

.

Оскільки і , то можна останню рівність записати як .

Звідки

(1.16.11)