ЛАБ.РАБ / lab_34

Лабораторная работа №34

Определение внутреннего сопротивления и цены деления гальванометра.

Цель работы: экспериментальное определение внутреннего сопротивления и цены деления гальванометра.

Описание электрической схемы установки: Электрическая схема, используемая в данной работе, представлена на

рис. 1. Здесь -

G исследуемый гальванометр; V – вольтметр; Б – батарея э.д.с.; R1 – магазин сопротивлений; R0 и R – постоянные сопротивления, образующие делитель напряжения; К – ключ. При замыкании ключа К в цепи течёт электрический ток. При помощи сопротивлений R0, R1, R можно регулировать силу тока на участке АСВ, величина которого определяет степень отклонения стрелки гальванометра от положения равновесия.

Рис 1.

Описание установки:

1. Гальванометр.

2. Вольтметр.

3. Магазин сопротивлений.

4. Тумблер переключения направление тока.

5. Регулятор напряжения.

Рис 2.

Пояснения к работе:

При прохождении тока через гальванометр магнитоэлектрической системы, стрелка гальванометра откланяется пропорционально величине силы тока, проходящего через него (I1=ki n (1)). Где n – число делений, соответствующее отклонению стрелки гальванометра; ki – коэффициент пропорциональности называемый, ценой деления по току.

1

По закону Ома падение напряжения на гальванометре равно: Ui=I1 Rg (2), где Rg – внутренне сопротивление гальванометра. Подставив (2) в (1) получим:

Ui=ki Rg n=kv n (3)

Величина kv=ki Rg называется ценой деления прибора по напряжению. Согласно закону Ома для участка АС имеем:

UAC=I RAC=I (RAB+R)=I R0 (R1 + R0 ) +I R, так как R0<<Rg, то RAB=R0.

R0 +(R1 + R0 )

Тогда при U=const, R=const и R0=const UAC=I R0 также есть величина постоянная.

Пусть при R1 ≠ 0 через гальванометр течёт ток I1=ki n1, при R1=0 – I2= ki n0. Так как UAB=const, то I1 Rg=I2 (R+Rg) или ki n1 (R1+Rg)= ki n0 Rg ,

Тогда цена деления гальванометра по току определяется из выражения:

А цена деления по напряжению:

Следует помнить, что соотношения 4,5,6 являются приближёнными и получены при условии Rg>>R0.

Порядок выполнения работы:

1.Включить тумблер «сеть», и регулятором напряжения 5, установить значение напряжения 1В.

2.На магазине сопротивлений установить значение R1=0.

3.Тумблер 4 переключить в положение «+» и определить установившееся отклонение стрелки гальванометра n0.

4.Переключить тумблер в положение «-» и повторить опыт.

5.На магазине сопротивлений выставить R1=10 Ом.

6.Тумблер 4 переключить в положение «+» и определите установившееся отклонение стрелки гальванометра n1.

7.Переключить тумблер в положение «-» и повторить опыт.

8.Выполнить пункты 5-7 для значений сопротивлений R1=20 Ом и

R1=30 Ом.

2

Задача №1

Какая из схем, изображенных на рис.1 (а, б) более пригодна для измерения больших сопротивлений и какая для измерения малых сопротивлений? Вычислить погрешность, допускаемую при измерении с помощью этих схем сопротивлений R1 =1кОм и R2 =10кОм.

Принять сопротивления вольтметра Rv и амперметра Ra соответственно равными 5кОм и

2Ом.

r = 0,3Ом. Как надо соединить эти элементы (последовательно или параллельно), чтобы получить больший ток, если внешнее сопротивление: 1) R = 0,2Ом ; 2) R =16Ом ? Найти ток I в каждом из этих случаев.

Задача №3

Считая сопротивление вольтметра Rv бесконечно большим, определяют сопротивление R по показаниям амперметра и вольтметра (рис.1). Найти относительную погрешность ∆RR найденного сопротивления, если в действительности сопротивление вольтметра

равно Rv. Задачу решить для Rv =1000Оми сопротивления: 1) R =10Ом; 2) R =100Ом; 3)

Задача №4

Два параллельно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС ε1 =ε2 = 2Ви внутренними сопротивлениями r1 =1Оми r2 =1,5Омзамкнуты на внешнее сопротивление R =1,4Ом (рис.3). Найти ток I в каждом из элементов и во всей цепи.

ε2

R R

Рис.3 Рис.4

4

Задача №5

Два последовательно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС ε1 =ε2 = 2Ви внутрен-

r = 0,3Ом. Как надо соединить эти элементы (последовательно или параллельно), чтобы получить больший ток, если внешнее сопротивление: 1) R = 0,2Ом ; 2) R =16Ом ? Найти ток I в каждом из этих случаев.

Задача №7

К источнику тока с ЭДС ε =1,5В присоединили катушку с сопротивлением R =0,1Ом. Амперметр показал силу тока, равную I =0,5А. Когда к источнику тока присоединили по-

следовательно еще один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока I в той же катушке оказалась равной 0,4А. Определить внутренние сопротивления r1 и r2 первого и второго источников тока.

Задача №8

Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены параллельно. ЭДС ε каждого элемента равна 1,2В, внутреннее сопротивление r =0,2Ом. Полученная батарея

замкнута на внешнее сопротивление R =1,5Ом. Найти силу тока I во внешней цепи.

Рис.5 Рис.6

Задача №10

Определить силу тока I3 в резисторе сопротивлением R3 (рис.6) и напряжение U3 на концах резистора, если ε1 = 4В, ε2 =3В, R1 = 2Ом, R2 =6Ом, R3 =1Ом. Внутренними сопро-

тивлениями источников тока пренебречь.

Задача №11

Три батареи с ЭДС ε1 =12В, ε2 =5В, ε3 =10В и одинаковыми внутренними сопротивле-

ниями r, равными 1Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Сопротивление соединительных проводов ничтожно мало. Определить силы токов I, идущих через каждую батарею.

Задача №12

На соленоид длиной l = 21см и площадью поперечного сечения S =10см2 надета катушка, состоящая из N1 =50 витков. Катушка соединена с баллистическим гальванометром, со-

5

противление которого R =1кОм. По обмотке соленоида, состоящей из N2 = 200 витков,

идет ток I =5А. Найти баллистическую постоянную С гальванометра, если известно, что при выключении тока в соленоиде гальванометр дает отброс, равный 30 делениям шкалы ( Баллистической постоянной гальванометра называется величина, численно равная количеству электричества, которое вызывает отброс по шкале на одно деление). Сопротивлением катушки по сравнению с сопротивлением баллистического гальванометра пренебречь.

Задача №13

Для измерения индукции магнитного поля между полюсами электромагнита помещена катушка, состоящая из N =50 витков проволоки и соединенная с баллистическим гальванометром. Ось катушки параллельна направлению магнитного поля. Площадь поперечно-

го сечения катушки S = 2см2 . Сопротивление гальванометра R = 2кОм; его баллистическая постоянная С = 2 10−8 Клдел. При быстром выдергивании катушки из магнитного

поля гальванометр дает отброс, равный 50 делениям шкалы. Найти индукцию В магнитного поля. Сопротивлением катушки по сравнению с сопротивлением баллистического гальванометра пренебречь.

Задача №14

Катушка гальванометра, состоящая из N =600 витков проволоки, подвешена на нити длиной l =0,1м и диаметром d =0,1мм в магнитном поле напряженностью Н =160к Ам

так, что ее плоскость параллельна направлению магнитного поля. Длина рамки катушки а = 2,2см и ширина b =1,90см. Какой ток I течет по обмотке катушки, если катушка по-

вернулась на угол ϕ =0,50 ? Модуль сдвига материала нити G =5,9ГПа.

Задача №15

Квадратная рамка подвешена на проволоке так, что направление магнитного поля составляет угол ϕ =900 с нормалью к плоскости рамки. Сторона рамки а =1см. Магнитная индукция поля В =13,7мТл. Если по paмке пропустить ток I =1А, то она поворачивается на, угол ϕ =10 . Найти модуль сдвига G материала проволоки. Длина проволоки l =0,1м, радиус нити r =0,1мм.

.

6