Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Эл.магнетизм_ метод.указ. к лаб

..pdf
Скачиваний:
44
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
2.27 Mб
Скачать

что напряженность внутри проводника станет равной нулю и ток прекратится. Таким образом, при наличии лишь кулоновских сил невозможно поддерживать в цепи электрический ток. Следовательно, для поддержания в цепи постоянного тока необходимо, чтобы на носители тока действовали помимо кулоновских сил иные силы, не электростатического происхождения, называемые сторон-

ними.

Если кулоновские силы вызывают соединение разноименных зарядов, выравнивание потенциала и исчезновение поля в проводнике, то сторонние силы, наоборот вызывают разделение разноименных зарядов и поддерживают разность потенциалов на концах проводника. Сторонние силы действуют на носители тока внутри источников электрической энергии (гальванических элементов, аккумуляторов, электрических генераторов и т.п.).

 

 

В общем случае, на носитель тока q, действует сила:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = FК

+ FС = q ( EК + EС ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

где

ЕК – напряженность поля кулоновских сил, EC

=

 

C

– напряженность поля

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сторонних сил. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

E (E

 

E )

 

 

(E

 

E ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

С

 

 

 

К

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Умножим скалярно обе части равенства на dl.

|dl | – длина элемента проводни-

ка. Вектор dl направлен по току.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jdl

(EK dl

EC dl ) /

или

jdl EK dl EC dl ;

 

 

j ↑↑dl , т.е. 0 ; Cos0 1;

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая

j

,

получим

I dl / S E

 

dl

E

 

dl .

 

 

 

K

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрируем данное выражение по длине участка цепи 1-2:

2

 

dl

 

2

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

EK dl

EC dl ;

12 EC dl электродвижущая сила (ЭДС), дейст-

 

1

 

S

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вующая на участке 1-2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭДС численно равна работе, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

2

U12 (EK dl EC dl ) – напряжение на участке цепи 1-2.

1

Напряжение – это физическая величина, численно равная суммарной работе, совершаемой кулоновскими и сторонними силами при перемещении по участку 1-2 единичного положительного заряда. Таким образом,

U12 = (φ1 – φ2) + ε12.

Сопротивление на участке 1-2:

31

2

 

 

 

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R .

 

Eñëè const, S const, òî

R

 

 

.

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

I ( -

 

)

 

- î áî áù åí í û é çàêî í

Î ì à

èëè I

U

 

 

2

12

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однородный участок цепи: I

1 - 2 .

1.

φ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

Неоднородный участок:

2. φ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ2

 

I

( 1 - 2 )

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

R r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полная цепь (замкнутая):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Закон Джоуля-Ленца

При столкновении электронов (носителей тока) с атомами электроны теряют свою энергию. Эта энергия переходит в энергию хаотического движения атомов, т.е. в тепловую.

Q = I 2R t – закон Джоуля-Ленца для постоянного тока I = const.

t

Если ток изменяется со временем, то Q i2 Rdt.

0

Данные формулы – интегральная форма записи закона, она выражает тепло, выделяющееся во всем проводнике.

Дифференциальная форма записи закона Джоуля-Ленца позволяет вы-

числить тепло, выделяющееся в различных точках проводника:

Qуд = ρ j 2,

где ρ – удельное сопротивление, j – плотность тока, Q

Q

– количество те-

V t

уд

 

 

 

пла, выделяющееся в единицу времени в единице объема.

 

 

32

 

 

2.5. Разветвлённые цепи. Правила Кирхгофа

 

 

 

 

Расчет разветвленных цепей значительно упро-

I1

I2

 

 

 

 

 

 

 

щается, если пользоваться двумя правилами Кирхгофа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I3

1-е правило Кирхгофа – правило узлов: алгебраиче-

 

 

 

 

I6

 

 

 

ская сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IK = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-I1 + I2 I3 I4 + I5 + I6 = 0.

 

I5

 

I4

 

Условно считают, что токи, входящие в узел, положи-

тельные, а токи, выходящие из узла отрицательные; 2-е правило Кирхгофа – правило контуров: алгебраическая сумма произве-

дений сил токов на участках контура на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре:

IkRk = ∑εk.

2-е правило является следствием закона Ома для неоднородных участков цепи.

Порядок расчета разветленных цепей

1.Произвольно выбирают направление токов во всех участках цепи. Если

врезультате вычислений окажется, что I >0, то направление тока выбрано правильно, если I <0, то истинное направление тока противоположно выбранному.

Если на участке имеется ЭДС, то можно выбрать истинное направление

то-

ка:

- + I

2.Выбрать направление обхода контура и строго его придерживаться (например, по часовой стрелке).

а) Произведение IR >0, если ток на данном участке совпадает с направлением обхода, и, наоборот; б) Если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода, то ЭДС >0

>0, если (–) → (+)], в противном случае ЭДС <0.

3.Составить столько уравнений, чтобы их число было равно числу искомых величин (числу токов в цепи).

Для N узлов в цепи записывают (N-1) независимых уравнений по 1-му правилу.

4.Для составления независимых уравнений по 2-му правилу Кирхгофа, каждый новый контур должен содержать хотя бы один участок, не входящий в уже рассмотренный контур.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: Экспериментально изучить зависимость напряжения, полной и полезной мощности, а также КПД источника тока от силы тока.

33

 

 

 

 

 

Полученные зависимости нужно сравнить с теоретическими и

 

 

 

 

 

сделать вывод о соответствии теории и практики.

 

Приборы и принадлежности: батарея аккумуляторов, реостат, амперметр,

 

 

 

 

 

 

вольтметр, два ключа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика и техника эксперимента

 

 

Работа посвящена практически важному вопросу об использовании энер-

гии источника тока. Рассмотрим электрическую цепь, содержащую источник

 

 

 

 

 

ε r

 

тока с электродвижущей силой Е и

 

 

 

 

 

 

 

внутренним сопротивлением r, замк-

 

 

 

 

 

 

К

нутый на реостат, с помощью которого

 

 

 

 

 

 

можно изменять внешнее сопротивле-

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

ние R (сопротивление нагрузки). Сила

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тока в цепи I измеряется амперметром,

 

 

 

 

 

R

К

напряжение на внешнем участке цепи

 

 

 

 

 

 

U – вольтметром.

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость силы тока в цепи I от

 

 

 

 

 

 

 

внешнего сопротивления R определяется с помощью закона Ома для полной

цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I R r

.

 

 

(2.2)

 

С помощью закона Ома для внешнего участка цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

I U

 

 

 

(2.3)

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

нетрудно выразить зависимость напряжения U от силы тока I. Для этого из

уравнения (2.3) получим U IR , а из (1)

IR Ir U Ir .

 

Из последнего выражения получим искомую зависимость

 

 

 

 

 

 

 

 

U - Ir .

 

 

(2.4)

Нетрудно видеть, что это линейная зависимость вида

y kx b . Примерный

вид этой зависимости представлен на графике.

 

 

 

 

Из (2.2) видно, что сила тока обращается в нуль

I 0 при бесконечно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

большом внешнем сопротивлении R , то есть в случае разомкнутой цепи.

Тогда напряжение на зажимах источ-

U

 

 

 

ника

равно

 

ЭДС. Графически ЭДС

ε

 

 

 

представляет

 

отрезок,

отсекаемый

 

 

 

 

 

 

 

 

прямой на оси ординат.

 

 

 

 

 

 

Максимальный ток будет при

 

 

 

 

обращении внешнего сопротивления в

 

 

 

 

нуль

 

R 0

 

, то есть при коротком

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

замыкании.

 

 

Поэтому

максимально

 

 

 

 

возможный

ток и называется током

 

 

Iкз

I

короткого замыкания Iкз.

Угловой ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

эффициент прямой согласно (2.4) отрицателен, его величина (модуль тангенса наклона прямой) равна сопротивлению источника тока:

r

 

.

(2.5)

 

 

Iкз

 

Мощность, выделяющаяся на сопротивлении нагрузки, является полез-

ной мощностью источника тока,

по закону

Джоуля–Ленца, она равна

P IU I 2 R . Мощность, выделяющаяся на

внутреннем сопротивлении,

н

 

 

 

представляет собой тепловые потери на нагревание источника, полная мощность выделяется на суммарном сопротивлении всей цепи: P I 2 R r .

С помощью законов Ома для внешнего участка цепи и полной цепи можно выразить полезную и полную мощность через сопротивление нагрузки:

Pн

2 R

 

 

 

 

 

,

 

(2.6)

 

 

R r 2

 

 

 

P

 

2

 

 

 

 

 

,

(2.7)

 

 

 

R r

 

 

так и через силу тока

 

P

 

 

Pн IU ,

(2.8)

 

P

 

P I - I 2 R ,

(2.8а)

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

P I .

(2.9)

 

 

Полная мощность прямо пропорцио-

 

 

нальна силе тока, зависимость полез-

 

 

ной мощности от силы тока – квадра-

 

 

тичная и графически изображается пе-

 

Pн

ревернутой параболой.

 

 

 

 

 

Практически полезная

мощность

 

 

изменяется при изменении сопротив-

 

 

ления реостата. Выясним, какую сле-

Imax

Iкз I

дует установить нагрузку для выделе-

 

 

ния максимальной полезной мощности. Для этого решим задачу на экстремум функции. Продифференцируем выражение (2.6) по переменной R и производную приравняем к нулю:

dPa

 

2

R r 2 - 2R R r

0.

dR

 

R r 4

 

Откуда получаем R r , то есть мощность, выделяемая во внешней цепи, достигает наибольшего значения, если сопротивление во внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника. При этом согласно (2.2) ток в цепи со-

ставит

Imax 2r ,

35

а наибольшее возможное значение полезной мощности

Рн max 2 .

4r

При практическом использовании источников тока важна не только величина полезной мощности, но и коэффициент полезного действия (КПД):

 

Pн

.

(2.10)

 

 

P

 

С помощью формул (2.8) – (2.9) это выражение можно привести к виду

 

U

.

(2.11)

 

 

 

 

Очевидно, что поскольку U E , то 1.

Используя (2.2), получим зависимость КПД от силы тока:

 

- Ir

1 -

r

 

 

 

I .

(2.12)

 

 

КПД достигает наибольшего значения 1 в случае разомкнутой цепи и затем уменьшается по линейному закону, обращаясь в нуль при коротком замыкании.

Обратим внимание, что условие одновременного получения максимальной полезной мощности и наи- 1 большего КПД несовместимы. Когда полезная мощность достигает максимального значения, коэффициент полезного действия источника тока0,5 50% . Когда же КПД близок к единице, полезная мощность мала по

сравнению с максимальной мощно- Iкз I стью, которую мог бы развить данный источник.

В силовых электрических установках важнейшим требованием является получение высокого КПД. Для этого согласно (2.12) должно выполняться неравенство:

rI

 

rI

 

r

<<1,

 

 

(R r)I

R r

т.е. внутреннее сопротивление r источника должно быть мало по сравнению с сопротивлением R нагрузки. При этом мощность потерь, выделяющаяся внутри источника, оказывается малой по сравнению с полезной мощностью в нагрузке.

В случае короткого замыкания, как мы видели выше, полезная мощность равна нулю, и вся мощность выделяется внутри источника, что может привести к его перегреву и разрушению. По этой причине короткое замыкание мощных источников тока (динамо машины, аккумуляторные батареи) недопустимо.

36

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться со схемой установки.

2.Включить установку с помощью ключей К.

3.Перемещая движок реостата, оценить возможный диапазон значений силы тока и напряжения. Выбрать нормирующие значения для амперметра и вольтметра.

4.Заполнить таблицу с данными об амперметре и вольтметре, рассчитать цену деления и абсолютную погрешность каждого прибора.

5.Измерить силу тока и напряжение на нагрузке. Результат измерения занести

втаблицу 2.1.

6.Изменить сопротивление нагрузки, передвинув движок реостата. Измерить новые значения силы тока и напряжения. Результаты записать в таблицу.

Та б л и ц а 2.1

Результаты измерений

 

Результаты вычислений

 

№ пп

 

I

U

ε

Iкз

r

Pн

P

 

 

дел

 

А

дел

В

В

А

Ом

Вт

Вт

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Произвести подобные измерения 8-10 раз, используя весь возможный диапазон значений нагрузки.

8.Построить график зависимости напряжения от силы тока.

9.Из графика определить значения ЭДС и тока короткого замыкания.

10.По формуле (2.5) вычислить сопротивление источника тока.

11.Для каждого измерения по формулам (2.8) и (2.9) рассчитать полезную и полную мощности.

12.Построить графики зависимости полезной и полной мощности от силы тока.

13.По графику определить значение силы тока, соответствующего максимальной полезной мощности.

14.По формуле (2.11) рассчитать КПД источника тока для каждого измерения.

15.Построить графики зависимости КПД от силы тока.

16.Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1.Что называется электрическим током.

2.Перечислите условия появления и существования тока.

3. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи, для неоднородного участка цепи, для полной цепи.

37

4. Дайте определение полезной, полной мощностей; КПД источника тока. Каким образом они зависят от величины силы тока?

5. Определите значения силы тока, при которых полезная мощность батареи максимальна и обращается в нуль.

6. Какой ток называется током короткого замыкания? Почему недопустимо короткое замыкание?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРАВИЛ КИРХГОФА

Вариант 1

Цель работы: изучение правил Кирхгофа.

Приборы и принадлежности: лабораторный стенд для изучения правил Кирхгофа.

Методика и техника эксперимента

Для проверки правил Кирхгофа в данной работе используется электрическая цепь, показанная на рисунке:

 

 

ε1

 

ε2

 

ε1 и ε2 – ЭДС первого и второго

 

 

 

 

источников тока;

 

 

 

 

 

 

 

 

r1

 

r2

 

r1 и r2 – внутренние сопротивле-

 

 

 

 

 

 

ния данных источников тока;

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

R3

 

R2 R1, R2, R3 – сопротивления рези-

 

 

 

 

 

 

сторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все элементы цепи смонти-

 

 

 

 

 

 

рованы на внутренней поверх-

ности стенда. На лицевой поверхности стенда находятся гнезда, соединенные с концами резисторов и полюсами источников тока:

2

К1

1

2

К2

1

2

К3

1

1

П

2

ε1, r1

ε2, r2

1

2

3

4

V

 

 

 

R1

 

R3

R2

38

Сопротивления резисторов заданы с точностью до 0,1 Ом:

R1 = (100,3 ± 0,1) Ом, R2 = (149,7 ± 0,1) Ом, R3 = (76,3 ± 0,1) Ом. Внутренние со-

противления источников тока не заданы.

Кроме гнезд на лицевой поверхности стенда находятся: вольтметр, ключи К1, К2, К3 и переключатель П. Вольтметр используется для измерения ЭДС источников, напряжения на резисторах и разности потенциалов на полюсах источников тока в рабочем режиме цепи. С этой целью наконечники проводников А и В, идущих от клемм вольтметра, вводятся в соответствующие гнезда стенда. Проводник красного цвета соединен с положительной клеммой вольтметра, проводник синего цвета – с отрицательной клеммой. Измерения производятся по верхней шкале вольтметра. Цена деления шкалы 0,1 В, класс точности вольтметра γ = 2,5 %. Ключи К1, К2, К3 и переключатель П могут находиться в двух положениях. Если ключ К1 находится в положении 2 – стенд выключен, в положении 1 – стенд включен. Источники тока приведены в рабочее состояние. Если ключи К2 и К3 находятся в положении 2 – источники тока выключены, в положении 1 – источники включены. В этом случае на участках цепи текут токи

I1, I2, I3.

При изменении положения переключателя П изменяется направление ЭДС второго источника тока (ε2). Присутствие в цепи переключателя П дает возможность изучать две электрические цепи.

Вариант 1: переключатель П находится в положении 1. В этом случае источники тока включены, как показано на рисунке:

1

2 С 3

4

ε1, r1

 

ε2, r2

R1

R3

R2

D

Вариант 2: переключатель П находится в положении 2. В этом случае источники тока включены, как показано на рисунке:

1

2 С 3

4

ε1, r1

 

ε2, r2

R1

R3

R2

D

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством стенда.

39

2.Определить цену деления шкалы и абсолютную погрешность вольтметра по формуле:

U = Uн , 100

где γ = 2,5% – класс точности вольтметра, Uн – нормирующее значение напряжения.

3.Нарисовать схемы.

4.Подготовить таблицу для записи результатов измерений.

Т а б л и ц а 2.2

ε1, В

ε 2, В

U1, В

U2, В

U3, В

U′1, В

U′2, В

U

R1,

R2,

R3,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ом

Ом

Ом

 

 

 

 

 

 

 

 

100,3

149,7

76,3

5.Включите стенд в сеть напряжением 220 В.

6.Ключ К1 поставить в положение 1, ключи К2 и К3 – в положение 2.

7.Измерить ЭДС источников тока ε1 и ε2, вводя наконечники проводников вольтметра соответственно в гнезда 1 – 2 и 3 – 4:

Опреде-

1

ε1

 

3

ε2

 

лите знаки

полюсов

2

4

источников

 

 

тока

 

 

 

 

 

 

следую-

щим образом:

 

 

 

 

(+) – соединен с проводником красного цвета

 

 

 

 

(−) – соединен с проводником синего цвета.

 

ε

На своей схеме укажите знаки полюсов источников и

 

 

+

 

 

 

 

 

направление ЭДС.

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Ключи К2 и К3 перевести в положение 1. Переключатель П поставить в положение 1 при работе с первым вариантом цепи или в положение 2 при работе со вторым вариантом цепи.

9.Измерить напряжения на резисторах U1, U2 и U3, вводя последовательно наконечники проводников вольтметра в гнезда соответствующих резисторов

(R1, R2, R3).

10.Для каждого резистора определить, какое из его гнезд будет иметь более высокий потенциал (более высокому потенциалу соответствует знак «+», более низкому – знак «–»). Знаки гнезд резистора определяются по цвету проводников вольтметра (см. пункт 7).

11. На своей схеме обозначить знаки «+» и «–» около гнезд резисторов и опре-

делить направление тока в каждом резисторе (ток в

 

R

 

цепи течет от точек с большим потенциалом к точкам

+

 

 

 

 

 

 

с меньшим потенциалом). На схеме указать стрелкой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

направление тока в резисторах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Измерить разность потенциалов между полюсами источников тока:

 

φ1 φ2 = U1′ ; φ3 φ4 = U2′.

 

 

 

 

 

40

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.