Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат.

Схема установки и метод измерения

Ус­та­нов­ка (рис.8.2) смон­ти­ро­ва­на в ме­тал­ли­че­ском кор­пу­се. Схема ее представлена на рис. 8.3: 1 – ис­точ­ник то­ка; 2 – тумб­лер вклю­че­ния; U – вольт­метр; mA – мил­ли­ам­пер­метр; R – рео­стат. Ме­тод оп­ре­де­ле­ния ЭДС со­сто­ит в из­ме­ре­нии то­ка и на­пря­же­ния в це­пи при раз­лич­ных зна­че­ни­ях со­про­тив­ле­ния на­груз­ки. Ес­ли R₁ и R₂ – сопротивления на­груз­ки, то этим со­про­тив­ле­ни­ям, как сле­ду­ет из фор­му­лы (8.4), со­от­вет­ст­ву­ют то­ки:

; ;

Ре­шив эту сис­те­му двух урав­не­ний с дву­мя не­из­вест­ны­ми иr относитель­но и по­ла­гаяU₁ = I₁ R₁, a U₂ = I₂ R₂ , по­лу­чим фор­му­лу для оп­ре­де­ле­ния ЭДС:

. (8.11)

Порядок выполнения работы

Пе­ред вклю­че­ни­ем ус­та­нов­ки про­ве­рить, что­бы руч­ка рео­ста­та бы­ла поверну­та против ча­со­вой стрел­ки до упо­ра (рео­стат пол­но­стью вве­ден).

1. Оз­на­комь­тесь с ус­та­нов­кой и вклю­чи­те ее.

2. Под­го­товь­те таб­ли­цу 8.1 для за­пи­си ре­зуль­та­тов экс­пе­ри­мен­та и рас­че­та.

3. Из­ме­няя со­про­тив­ле­ние от мак­си­маль­но­го зна­че­ния (рео­стат полно­стью вве­ден) до ми­ни­маль­но­го (рео­стат вы­ве­ден), за­пи­сать 10-12 зна­че­ний то­ка I и напря­же­ния U во всем ин­тер­ва­ле из­ме­не­ния в таблицу 8.1.

Таблица 8.1.

№	I, мА	U, В	, В	r , Ом	R, Ом	P, Вт	PН , Вт	, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
		среднее

4. Вы­чис­ли­те зна­че­ние ЭДС по фор­му­ле (8.11), взяв па­ры зна­че­ний и на­пряже­ний, от­стоя­щих друг от дру­га на по­ло­ви­ну чис­ла про­из­ве­ден­ных изме­ре­ний (напри­мер, при 12 из­ме­ре­ни­ях взять I₁ и I₇:

; и т.д. (8.12)

затем второе и восьмое измерения; третье и девятое и т.д.). Най­ди­те сред­нее зна­че­ние ЭДС, рассчитайте ее абсолютную Δε и относительную Е(ε) погрешности:

, (8.13)

где t_n,α – коэффициент Стьюдента для n опытов и доверительной вероятности α=0.95 (t_n,α=2,57 для n=6), Δε_i=ε_{среднее}–ε_i;

. (8.14)

5. Вычислите для всех опытов следующие величины и за­не­си­те ре­зуль­та­ты в таб­ли­цу 8.1:

• сопротивление внешней цепи для каждого опыта ;

• сопротивление источника тока , затем рассчитайте среднееr_ср., абсолютную и относительную погрешности r_ср по формулам, аналогичным (8.13) и (8.14). Коэффициент Стьюдента для n=12 равен t_n,α=2,18.

• полную мощность для каждого опыта ;

• полезную мощность для каждого опыта Р_Н = I ^. U ;

• коэффициент полезного действия для каждого опыта .

6. Постройте графики: Р_Н = f(R); P = f(R);  = f(R)

7. Определите по графику Р_Н = f(R) со­про­тив­ле­ние внеш­ней це­пи R_m, со­от­вет­ст­вую­щее максималь­но­му зна­че­нию полезной мощности Р_Н. Совпадает ли это значение с величиной r_ср?

8. Сде­лайте вы­во­ды.