Порядок выполнения работы

1. Собрать схему моста (рис.3.4). В качестве источника питания использовать постоянный ток от 0 до 7 вольт. Два неизвестных сопротивления находятся на передней панели лабораторного стенда рядом с мостом. Провода от точек В и D моста постоянного тока подсоединить к клеммам «1» и «2» под гальванометром.

2. С помощью магазина сопротивлений (R _M) установить положение стрелки гальванометра на нуль.

3. Определить значение сопротивления магазина и записать в первую колонку таблицы, так как R_M = R_X1.

4. Проделать пункты 3 и 4 для R_X1 и R_X2 по 3 раза.

5. Соединить R_X1 и R_X2 последовательно и измерить общее сопротивление (3 раза).

6. Соединить R_Х1 и R_Х2 параллельно и измерить общее сопротивление (3 раза).

7. Полученные значения заносят в третью и четвертую колонки таблицы.

8. Вычислить по формулам (3.7) и (3.8) общие сопротивления при последовательном и параллельном соединениях.

9. По разнице между вычисленными и измеренными значениями определяют относительные ошибки:

. .

Таблица

№ п/п	RХ1 (Ом)	RХ2 (Ом)	RПОСЛ. (Ом)	RПАР. (Ом)
1.
2.
3.
Среднее значение

Контрольные вопросы

1. Что такое сопротивление? От чего оно зависит и как?

2. Как рассчитать сопротивление системы резисторов?

3. Вывод I и II правил Кирхгофа.

4. Устройство и назначение моста Уитстона.

5. Вывод условия равновесия моста.

6. Составить для всевозможных контуров моста постоянного тока уравнения, используя правила Кирхгофа.

Литература

1. Зисман Г. А. Тодес О. М. Курс общей физики, М.: Наука, 1974. II том. с 102 – 107.

2. Детлаф Ф. Ф. Яворский Б. М. Курс физики, М.: Высшая школа, 1989. II том. с 208 – 209.

3. Сорокин А.Ф., Сурков М.И., Кушкин С.А. Руководство к лабораторным работам по физике. Астрахань 1997.

Лабораторная работа № 4.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА НАПРЯЖЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, КПД

ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Цель работы: исследовать нагрузочную характеристику источника тока и режим его работы в электрических цепях. Научиться определять Э.Д.С. и внутреннее сопротивление источника тока. Определить коэффициент полезного действия источника тока.

Оборудование: источники постоянного тока 0  7В, мультиметры, магазин сопротивлений, соединительные провода.

Краткая теория

Рассмотрим отрезок однородного цилиндрического проводника длинойl. Для того, чтобы в этом проводнике шел ток I , необходимо внутри проводника поддерживать постоянное электрическое поле Е. Так как напряженность электрического поля равна градиенту потенциала, взятого с обратным знаком, то

, (4.1.)

где U = ₁ - ₂­  падение потенциала на участке электрической цепи 1 – 2 ,называемое напряжением.

При изменении напряжения U меняется и ток I. В 1826г. Ом экспериментально установил прямую зависимость между током и напряжением

I  U.

Обозначим коэффициент пропорциональности, характеризующий электрическую проводимость проводника, через G; величина R, обратная проводимости проводника, называется его электрическим сопротивлением; тогда

(4.2)

Уравнение (7.2) называют законом Ома интегральной форме: ток, идущий в проводнике, численно равен отношению приложенного напряжения к сопротивлению проводника.

Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров и формы, а так же материала, из которого сделан проводник. Для цилиндрических проводников:

, (4.3)

где  - удельное сопротивление вещества.

Подставим (7.3) в (7.2):

и преобразуем к виду

, (4.4)

Величина носит название плотности тока, а - напряженности электрического поля.

Величина, обратная удельному сопротивлению, , называется удельной проводимостью или электропроводностью данного вещества.

При введенных обозначениях соотношение (4.4) имеет вид:

, (4.5)

и носит название закона Ома в дифференциальной форме.

В ряде случаев на отдельных участках цепи на электрические заряды действуют сторонние силы , перемещающие на этих участках заряды против направления электрического поля . Обозначим через

, (4.6)

При наличии сторонних полей закон Ома в дифференциальной форме примет более общий вид:

, (4.7)

Перейдем от дифференциальных соотношений к интегральным. Рассмотрим замкнутую цепь, на участке 1-2 которой включен сторонний источник тока. Выделим малый элемент тока длиной dl так, чтобы на этом участке можно было считать площадь поперечного сечения проводника S постоянной, а поле и плотность тока - односторонними и направленными перпендикулярно поперечному сечению проводника. Тогда

, или , (4.8)

Умножим обе части равенства на  dl = dl / получаем:

,

Проинтегрируем по участку проводника от 1 до 2:

, (4.9)

величина представляет собой сопротивление бесконечно малого участка проводника, а - полное сопротивление всего участка цепи. Разность ₁ - ₂ = U_{1, 2} есть падение потенциала на данном участке.

,

носит название Э.Д.С.(электродвижущая сила) источника тока, включенного на этом участке: этот интеграл численно равен работе сторонних сил при переносе по цепи единичного положительного заряда.