Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лаб.16-4..DOC
Скачиваний:
1
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
194.56 Кб
Скачать

14

Лабораторная работа 16-4. Б-207.

Измерение сопротивлений при помощи моста постоянного тока.

Цель работы: Измерить сопротивления резисторов при параллельном и последовательном их соединении.

Приборы и принадлежности: магазин сопротивлений, нуль-гальванометр, реохорд с подвижным контактом, источник постоянного тока (аккумулятор), ключ, соединительные сопротивления, набор измеряемых сопротивлений.

А. Основные понятия.

1. Электрический ток.

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. В проводнике под действием внешнего электрического поля Е свободные электрические заряды начинают двигаться: положительные — по направлению действия поля, а отрицательные — против поля, и в проводнике возникает электрический ток, называемый током проводимости. Для появления электрического тока необходимы:

а) свободные носители заряда, способные двигаться упорядоченно и

б) внешнее электрическое поле, энергия которого, используется для приведения зарядов в движение. За положительное направление тока считается движение положительных зарядов.

2. Сила и плотность тока.

Мерой тока служит сила тока I — скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени: I = dQ/dt.

Ток, сила и направление которого не изменяется со временем, называется постоянным. Для постоянного тока I = Q/t.

где Q - электрический заряд, проходящий за время t через поперечное сечение проводника. Единица силы тока — ампер.

Величина, определяемая силой тока, проходящей через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока: j = dI/dS.

Найдем силу и плотность тока через скорость <v> упорядоченного движения зарядов в проводнике.

Если концентрация носителей тока равна n и каждый носитель имеет элементарный заряд е, то за время t через поперечное сечение S проводника переносится заряд dQ = ne<v>Sdt.

Сила тока I =dQ/dt = ne<v>S,

а плотность тока j = ne<v>.

Плотность тока — вектор, ориентированный по направлению тока, т.е. направление вектора j совпадает с направлением движения положительных зарядов. Единица плотности тока — ампер на метр в квадрате (А/м2).

Сила тока через произвольную поверхность S определяется, как поток вектора j, т.е. I = s jdS.

3. Сторонние силы.

Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил не электростатического происхождения. Такие устройства называются источниками тока. Силы не электростатического происхождения, действующие на носителей заряда со стороны источников тока, называются сторонними. Природа сторонних сил может быть различной. Сторонние силы совершают работу по перемещению носителей электрических зарядов, т.е. и самих зарядов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (Э.Д.С.), действующей в цепи:

E = A/Q.

Эта работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока, поэтому величину Е можно также называть электродвижущей силой источника тока, включенного в цепь. Сторонняя сила Fст, действующая на заряд Q, может быть выражена как: Fст = Ест Q0, где Ест — напряженность поля сторонних сил. Работа же сторонних сил по перемещению заряда Q0 на замкнутом участке цепи равна A = Fстdl = Q0 Eст dl.

Разделив это выражение на Q0, получим выражение для Э.Д.С. действующей в цепи : Е = Eст dl, т.е. Э.Д.С., действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил. Э.Д.С., действующая на участке 1 — 2 равна Е1-2 = 1 2Ест dl.

На заряд Q0 помимо сторонних сил действуют также силы электростатического поля Fe = Q0E.

Таким образом, результирующая сила, действующая в цепи на заряд Q0 равна

F = Fст + Fe = Q0(Eст + E).

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом Q0 на участке 1 — 2 равна А1-2 = Q0 1 2Edl + Q0 1 2E dl.

Можно также записать А1-2 = Q0E12 + Q0(1 - 2).

Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю, следовательно: А1-2 = Q0E 12.

Напряжением U на участке 1 — 2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических и сторонних сил при перемещении единичного заряда на данном участке цепи.

U12 = 1 - 2 + E .

Понятие напряженности является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов, если на этом участке не действует Э.Д.С.

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

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]