2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

И.Е. МАКАРОВ, Т.К. ЮРИК, В.И. ЛОБОВ

Методические указания к лабораторной работе №64

«Определение эдс источника тока методом компенсации»

Утверждено в качестве методического указания Редакционно-издательским советом

МГУДТ 2011

УДК 537.3 (075)

М-15

Куратор РИС проф. Ракитянский В.И.

Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.

Зав. кафедрой Родэ С.В.

Авторы: профессор Макаров И.Е.

доцент Юрик Т.К.

преподаватель Лобов В.И.

Рецензент: Родэ СВ. д.т.н.,

М-15 Макаров И.Е Определение ЭДС источника тока методом компенсации: методические указания/ Макаров И.Е., Юрик Т.К., Лобов В.И. - М: ИИЦ МГУДТ, 2011 - 15 с.

Методические указания к лабораторной работе «Определение ЭДС источника тока методом компенсации» содержит теоретическое введение, описание установки, порядок вы­полнения работы, в которой исследуются основные параметры контура, вопросы для допуска и защиты работы. Для определения параметров кон­тура используется осциллограф.

Для студентов 1-2 курсов технологических специальностей.

УДК 537.3 (075)

Московский государственный университет дизайна и технологии, 2011

Лабораторная работа №64

“ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ”

Цель работы: изучить компенсационный метод измерения ЭДС; проверить законы параллельного и последовательного источников с одинаковым значением ЭДС.

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, нормальный элемент Вестона, нуль-гальванометр, сухие элементы - 2 шт., 2 ключа, реохорд, провода.

Теоретическое введение:

Электрический ток. Основные характеристики и законы

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Обычно такое движение зарядов происходит в проводнике, т.е. веществе (материале), имеющем в своем составе заряженные частицы, способные свободно передвигаться под действием электрического поля. Такие частицы, называемые носителями тока, могут иметь различный по знаку и численному значению заряд. За направление тока принято направление движения положительных зарядов. В самых распространенных проводниках - металлах носителями тока являются электроны, имеющие заряд — 1. Поэтому направление тока в металлических проводниках противоположно направлению движения электронов.

Для описания и количественной характеристики тока используют следующие величины:

• Ток или сила тока . Это скалярная величина, измеряемая отношением заряда dq, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени dt его прохождения, т.е.:

(1)

Если за любые равные промежутки времени через сечение проводника проходят равные количества заряда, то ток называется постоянным, и I

В СИ ток измеряется в амперах (А).

• Плотность тока. Это векторная величина, измеряемая отношением тока текущего по проводнику к площади его поперечного сечения ds, перпендикулярного направлению тока, т.е.:

При равномерном распределении тока по поперечному сечению проводника .

Плотность тока можно записать в виде:

(3)

где до заряд каждого носителя, которые осуществляют ток в данном проводнике, - концентрация носителей электрических зарядов; -скорость их направленного перемещения в проводнике. Из соотношения (3) видно, что плотность тока является векторной величиной, направление которой определяется направлением вектора в данной точке проводящего пространства, в отличие от величины , которая являетсяскалярной величиной. Кроме того, плотность тока является дифференциальной характеристикой, поскольку показывает ток через малую площадь проводящего пространства, а в пределе может быть отнесена к точке этого пространства.

В СИ плотность тока измеряется в единицах А/м² .

Для существования электрического тока необходимо, чтобы в пространстве имелись: свободные электрические заряды и электрическое поле, силы которого сообщили бы им направленное перемещение. Для существования электрического поля в проводнике необходимо, чтобы на концах проводника

была разность потенциалов. Тогда электрические силы поля переместят по проводнику (или проводящему пространству) заряд из области большего потенциала в область меньшего потенциала (рис.1).

Перемещение заряда, т.е. ток будет проходить до тех пор, пока потенциалы проводников М и N не сравняются. Для возобновления тока надо каким-либо способом снова создать на проводнике М потенциал больший потенциала проводника N. Ясно, что создание этой разницы потенциалов не может быть осуществлено за счет электрических сил, т.к. они могут перемещать заряд только в направлении от большего потенциала к меньшему. Следовательно, возобновление разности потенциалов на концах проводника возможно только за счет работы сил неэлектрического происхождения, называемых сторонними.

Устройства, в которых за счет работы сторонних сил создается разность потенциалов, называются источниками тока. В зависимости от природы сторонних сил источники могут быть: химические (гальванические элементы, аккумуляторы, сухие элементы), тепловые (термоэлементы), механические (динамо-машины) и др.

Для того, чтобы ток существовал длительное время, необходимо, чтобы была составлена цепь, содержащая проводники, источник тока и обязательно была замкнута.