Лабораторная работа №10. «Изучение закона Ома для полной цепи – 3 способ». Цель работы: изучить закон Ома для полной цепи. Задачи работы: определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника постоянного тока по его вольтамперной характеристике; исследование графической зависимости мощности, выделяющейся во внешней цепи от величины силы электрического тока P f I . Оборудование: источник постоянного тока, амперметр, вольтметр, соединительные провода, ключ, реостат. Теория и метод выполнения работы: Закон I Rr Ома для полной цепи I Rr . Преобразуем I R r I R I r U I r U I r U I r . выражение Следовательно, зависимость напряжения на выходе источника постоянного тока от величины силы тока (вольтамперная характеристика) имеет вид (см. рис. 1): рис. 1 Анализ вольт-амперной характеристики источника постоянного тока: 1) для т.C: I=0, тогда U 0 r 2) для т.D: U=0, тогда 0 I r I r I 3) tg U r I I к.з I к.з r Выражение для мощности, выделяющейся во внешней электрической цепи имеет вид P I U I I r I I 2 r . Поэтому графическая зависимость P f I представляет собой параболу, ветви которой направлены вниз (см. рис. 2). рис. 2 Анализ графической зависимости P f I (см. рис. 3): рис. 3 1) для т.B: P=0, тогда 0 I I 2 r 0 I r I r I к. з. , т.е. абсцисса т.B соответствует току короткого замыкания; 2) т.к. парабола является симметричной, то абсцисса т.А составляет половину тока короткого замыкания I 3) т.к. в т.А I I к. з. , а ордината – соответствует максимальному значению мощности; 2 2r Rr и I 2r , то после преобразований получаем R=r – условие, при котором мощность выделяющаяся во внешней цепи с источником постоянного тока принимает максимальное значение; 2 r 4) максимальное значение мощности P I 2 R . 4r 2r 2 Ход работы: 1. Подключить вольтметр к клеммам источника постоянного тока (см. рис. 4). Напряжение, показанное вольтметром принять за величину ЭДС источника постоянного тока и считать как эталонное для данной лабораторной работы. Результат записать в виде: (U±U) В. Абсолютную погрешность принять равной цене деления вольтметра. рис. 4 2. Собрать экспериментальную установку по схеме, приведённой на рисунке 5: рис. 5 3. Провести серию из 5-10 экспериментов, при плавном перемещении ползунка реостата, результаты измерений заносить в таблицу: Сила тока Напряжение I U А В 4. По полученным экспериментальным данным построить вольт-амперную характеристику источника постоянного тока. 5. Определить возможное значение ЭДС источника постоянного тока и тока короткого замыкания. 6. Применить методику графической обработки экспериментальных данных и вычислений для расчёта внутреннего сопротивления источника постоянного тока. 7. Результаты вычислений представить в виде: ЭДС источника постоянного тока: (ср±ср) В; внутреннее сопротивление источника постоянного тока: r=(rср±rср) Ом. 8. Построить графическую зависимость U f I в Microsoft Excel, используя мастер диаграмм с добавлением линии тренда и указанием уравнения прямой. По основным параметрам уравнения определить возможное значение ЭДС источника постоянного тока, тока короткого замыкания и внутреннее сопротивление. 9. На числовых осях указать интервал значений ЭДС, внутреннего сопротивления источника постоянного тока и тока короткого замыкания, полученных различными методами определения. 10. Исследовать мощность, выделяющуюся во внешней цепи от величины силы электрического тока. Для этого заполнить таблицу и построить графическую зависимость P f I : Сила тока Мощность I P А Вт 11. По построенному графику определить максимальное значение мощности, ток короткого замыкания, внутреннее сопротивление источника тока и ЭДС. 12. Возможен вариант построения графической зависимости P f I в Microsoft Excel, используя мастер диаграмм с добавлением полиномиальной линии тренда со степенью 2, пересечением кривой с осью OY (P) в начале координат и указанием уравнения на диаграмме. По основным параметрам уравнения определить максимальное значение мощности, ток короткого замыкания, внутреннее сопротивление источника тока и ЭДС. 13. Сформулировать общий вывод по работе.
Лабораторная работа.
Изучение закона Ома для полной цепи.
Цель работы:
Измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование:
Источник питания (выпрямитель). Реостат (30 Ом, 2 А). Амперметр. Вольтметр. Ключ. Соединительные провода.
Экспериментальная установка показана на фото 1.
К источнику тока 1 подключаем реостат 2, амперметр 3, ключ 4.
Непосредственно к источнику тока подключаем вольтметр 5.
Электрическая схема данной цепи приведена на рисунке 1.
Согласно закону Ома, сила тока в замкнутой цепи с одним источником тока определяется выражением
У нас IR=U – падение напряжения на внешнем участке цепи, которое измеряется вольтметром при включённой цепи.
Формулу (1) запишем так
Можно найти ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока используя значения тока и напряжения двух опытов (например 2 и 5).
Запишем формулу (2) для двух опытов.
Из уравнения (4) находим
И для любого опыта по формуле (2) находим Э. Д.С.
Если вместо реостата взять резистор сопротивлением порядка 4 Ом, то внутреннее сопротивление источника можно найти используя формулу (1)
Порядок выполнения работы.
Собрать электрическую цепь. Измерить вольтметром ЭДС источника тока при разомкнутом ключе К. Замкните ключ К. Устанавливая с помощью реостата силу тока в цепи: 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8 А. Запишите показания вольтметра для каждого значения силы тока. Рассчитайте внутреннее сопротивление источника тока по формуле (3).
Найдите среднее значение rср.
Значения ε, I, U, r, rср. запишите в таблицу.
Класс точности школьных приборов 4%, (т. е. к=0,04.) Таким образом абсолютная погрешность при измерении напряжения и ЭДС равна
погрешность при измерении силы тока
Запишите окончательный результат измерения ε
Найдите относительную погрешность измерения внутреннего сопротивления источника тока,
Найдите абсолютную погрешность измерения внутреннего сопротивления
Запишите окончательный результат измерения r
rср ±Δr=…..
Найдите внутреннее сопротивления источника по формуле (5) Заменив в цепи реостат на резистор, и используя формулу (6), найдите внутреннее сопротивление источника тока.
Требования к отчету:
Название и цель работы. Нарисовать схему электрической цепи. Написать расчетные формулы и основные расчеты. Заполнить таблицу. Нарисовать график U=f(I) (беря во внимание, что при I=0 U=ε)
Ответы на вопросы:
1. Сформулировать закон Ома для полной цепи.
2. Что такое ЭДС?
3. От чего зависит КПД цепи?
4. Как определить ток короткого замыкания?
5. В каком случае КПЛ цепи имеет максимальное значение?
6. В каком случае мощность на внешней нагрузке максимальна?
7. В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС 2,2 B, идет ток силой 1 A. Найдите ток короткого замыкания элемента.
8. Внутреннее сопротивление источника 2 Ом. Сила тока в цепи 0,5 А. Напряжение на внешнем участке цепи 50 В. Определите ток короткого замыкания.
В электротехнике существуют термины: участок и полная цепь.
Участком называют:
часть электрической схемы внутри источника тока или напряжения;
всю внешнюю или внутреннюю, подключенную к источнику цепочку из электрических элементов или ее какой-то фрагмент.
Термином «полная цепь» пользуются для обозначения схемы со всеми собранными цепочками, включая:
источники;
потребители;
соединительные проводники.
Такие определения помогают лучше ориентироваться в схемах, понять их особенности, анализировать работу, искать повреждения и неисправности. Они заложены в закон Ома, который позволяет решать эти же вопросы для оптимизации электрических процессов под нужды человека.
Фундаментальные исследования Георга Симона Ома применяют на практике к любому или полной схеме.
Как действует закон Ома для полной цепи постоянного тока
Для примера возьмем гальванический элемент, который в народе принято называть батарейкой, с разностью потенциалов U между анодом и катодом. Подключим к его выводам лампочку накаливания, которая обладает обыкновенным резистивным сопротивлением R.
Через нить накала потечет ток I=U/R, созданный движением электронов в металле. Контур, образованный выводами батарейки, соединительными проводами и лампочкой относится к внешнему участку цепи.
Во внутреннем участке между электродами батарейки тоже будет протекать ток. Его носителями станут положительно и отрицательно заряженные ионы. На катод будут притягиваться электроны и от него отталкиваются положительные ионы к аноду.
На катоде и аноде таким способом накапливаются положительные и отрицательные заряды, создается разность потенциалов между ними.
Полноценному движению ионов в электролите мешает , обозначаемое «r». Оно ограничивает отдачу тока во внешнюю цепь и снижает его мощность до определенной величины.
В полной цепи электрической схемы ток проходит по внутреннему и внешнему контуру, преодолевая последовательно суммарное сопротивление R+r обоих участков. На его величину оказывает влияние сила, приложенная к электродам, которую называют электродвижущей или сокращенно ЭДС и обозначают индексом «Е».
Ее величину можно замерить вольтметром на выводах батарейки при холостом ходе (без внешнего контура). При подключенной нагрузке на этом же месте вольтметр показывает напряжение U. Другими словами: без нагрузки на клеммах батарейки U и Е совпадают по величине, а при протекании тока по внешнему контуру U
Сила Е формирует движение электрических зарядов в полной цепи и определяет его величину I=E/(R+r).
Это математическое выражение определяет закон Ома для полной цепи постоянного тока. Его действие более детально иллюстрирует правая часть картинки. Она показывает, что вся полная цепь состоит из двух отдельных контуров для тока.
Также видно, что внутри батарейки всегда, даже при отключенной нагрузке внешней цепи, происходит движение заряженных частиц (ток саморазряда), а, следовательно, идет ненужный расход металла у катода. Энергия батарейки за счет внутреннего сопротивления тратится на нагрев и его рассеивание в окружающую среду, а с течением времени просто исчезает.
Практика показала, что снижение конструктивными методами внутреннего сопротивления r экономически не оправдано из-за резко возрастающей стоимости конечного изделия и довольно высокого ее саморазряда.
Выводы
Для поддержания работоспособности батарейки ее нужно использовать только по назначению, подключая внешний контур исключительно на период работы.
Чем больше сопротивление подключенной нагрузки, тем выше ресурс батарейки. Поэтому ксеноновые лампы накаливания с меньшим током потребления, чем заполненные азотом, при одинаковом световом потоке обеспечивают более длительную эксплуатацию источников питания.
При хранении гальванических элементов прохождение тока между контактами внешней цепи должно быть исключено надежной изоляцией.
В случае когда у батарейки сопротивление внешнего контура R значительно превышает внутреннюю величину r, ее считают источником напряжения, а при выполнении обратного соотношения - источником тока.
Как используется закон Ома для полной цепи переменного тока
Электрические системы, работающие на переменном токе, наиболее распространены в энергетике. В этой отрасли они достигают огромной протяженности за счет транспортировки электроэнергии по линиям электропередач.
При увеличении длины ЛЭП возрастает ее электрическое сопротивление, которое создает нагрев проводов и повышает потери энергии на передачу.
Знание закона Ома помогло энергетикам уменьшить лишние затраты на транспортировку электричества. Для этого они воспользовались расчетом составляющей потерь мощности в проводах.
За основу вычислений была взята величина произведенной активной мощности P=E∙I, которую необходимо качественно передать удаленным потребителям и преодолеть суммарные сопротивления:
внутреннее r у генератора;
внешнего R от проводов.
Величина ЭДС на зажимах генератора определяется как Е=I∙(r+R).
Потери мощности Pп на преодоление сопротивления полной цепи выразятся формулой, показанной на картинке.
Из нее видно, что затраты мощности растут пропорционально длине/сопротивлению проводов, а уменьшить их при транспортировке энергии можно увеличением ЭДС генератора или напряжения на линии. Этот способ используют включением в схему повышающих трансформаторов на генераторном конце ЛЭП и понижающих - на приемном пункте электрических подстанций.
Однако этот метод ограничен:
сложностью технических устройств по противодействию возникновения коронных разрядов;
необходимостью отдалять и изолировать провода ЛЭП от поверхности земли;
увеличением излучения энергии ВЛ в пространство (возникновение эффекта антенны).
Современные потребители промышленной высоковольтной и бытовой трехфазной/однофазной электрической энергии создают не только активные, но и реактивные нагрузки с явно выраженными индуктивными или емкостными характеристиками. Они приводят к сдвигу фаз между векторами приложенных напряжений и проходящих в цепи токов.
В этом случае для математической записи временны́х колебаний гармоник применяют , а для пространственного представления используют векторные графики. Ток, передаваемый по ЛЭП, записывается формулой: I=U/Z.
Математическая запись комплексными числами основных составляющих закона Ома позволяет программировать алгоритмы электронных устройств, используемых для контроля и работы сложных технологических процессов, постоянно происходящих в энергосистеме.
Наравне с комплексными числами применяется дифференциальная форма записи всех соотношений. Она удобна для анализа электропроводящих свойств материалов.
Действие закона Ома для полной цепи могут нарушать определенные технические факторы. К ним относятся:
высокие частоты колебаний, когда начинает сказываться инерционность носителей зарядов. Они не успевают двигаться со скоростями изменения электромагнитного поля;
состояния сверхпроводимости определенного класса веществ при низкой температуре;
повышенный нагрев тоководов электрическим током. когда вольтамперная характеристика теряет прямолинейный характер;
пробой изоляционного слоя высоковольтным разрядом;
среда газонаполненных или вакуумных электронных ламп;
полупроводниковые приборы и элементы.
Цель работы: определить внутреннее сопротивление источника тока и его ЭДС.
Оборудование:
Пояснения к работе
Электрический ток в проводниках вызывают так называемые источники постоянного тока. Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами . Отношение работы А стор. , совершаемой сторонними силами по перемещению заряда Q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
ЭДС источника измеряется вольтметром, сила тока – амперметром.
Согласно закону Ома сила тока в замкнутой цепи с одним источником определяется выражением:
Таким образом, сила тока в цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Пусть известны значения сил токов I 1 и I 2 и падения напряжений на реостате U 1 и U 2 . Для ЭДС можно записать:
= I 1 (R 1 + r) и
I 2 (R 2 + r)
Приравнивая правые части этих двух равенств, получим
I 1 (R 1 + r) = I 2 (R 2 + r)
I 1 R 1 + I 1 r = I 2 R 2 + I 2 r
I 1 r – I 2 r = I 2 R 2 - I 1 R 1
Т.к. I 1 R 1 = U 1 и I 2 R 2 = U 2 , то можно последнее равенство записать так
r(I 1 – I 2) = U 2 – U 1 ,
Задания
Рисунок 1
При помощи мультиметра определите напряжение на батарейке при разомкнутом ключе. Это и будет ЭДС батарейки
Замкните ключ и измерьте силу тока I 1 и напряжение U 1 на реостате. Запишите показания приборов.
Измените сопротивление реостата и запишите другие значения силы тока I 2 и напряжения U 2 .
Повторите измерения силы тока и напряжения еще для 4 различных положений ползунка реостата и запишите полученные значения в таблицу:
Рассчитайте внутреннее сопротивление по формуле:
Определите абсолютную и относительную погрешность измерения ЭДС (∆ℇ и δ
) и внутреннего сопротивления (∆r и δ r) батарейки.
Контрольные вопросы
Сформулируйте закон Ома для полной цепи.
Чему равна ЭДС источника при разомкнутой цепи?
Чем обусловлено внутреннее сопротивление источника тока?
Чем определяется сила тока короткого замыкания батарейки?
Литература
Работа рассчитана на 2 часа
Лабораторная работа № 8
Тема: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника напряжения
Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование: источник питания, проволочный резистор, амперметр, ключ, вольтметр, соединительные провода.
Пояснения к работе
Схема электрической цепи показана на рисунке 1. В качестве источника тока в схеме используется аккумулятор или батарейка.
Рисунок 1
При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления источника тока r. Обычно сопротивление источника тока мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать вольтметр со шкалой 0–6 В и сопротивлением R в = 900 Ом. Так как сопротивление источника обычно мало, то действительно R в r. При этом отличие Е от U на превышает десятых долей процента, поэтому погрешность измерения ЭДС равна погрешности измерения напряжения.
Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе.
Действительно, из Закона Ома для замкнутой цепи получаем: Е=U+Ir, где U=IR – напряжение на внешней цепи. Поэтому
Для измерения силы тока в цепи можно использовать амперметр со шкалой 0 – 5 А.
Задания
Соберите электрическую цепь согласно рисунку 1.
Измерьте вольтметром ЭДС источника тока при разомкнутом ключе:
Запишите класс точности вольтметра k v и предел измерения U max его шкалы.
Найдите абсолютную погрешность измерения ЭДС источника тока:
Запишите окончательный результат измерения ЭДС источника тока:
Отключите вольтметр. Замкните ключ. Измерьте амперметром силу тока I в цепи.
Запишите класс точности амперметра k А и предел измерения I max его шкалы.
Найдите абсолютную погрешность измерения силы тока:
Рассчитайте внутреннее сопротивление источника тока по формуле:
Найдите абсолютную погрешность измерения внутреннего сопротивления источника тока:
Запишите окончательный результат измерения внутреннего сопротивления источника тока:
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:
| Измерение ЭДС источника тока | Измерение внутреннего сопротивления источника тока |
||||||||||
| E=U,В | k v ,В | U max ,В | ∆E,% | Е+∆E,% | I,A | k A ,A | I max ,A | R,Ом | ∆R,Ом | ∆r,Ом | r+∆r,Ом |
Подготовьте отчет, он должен содержать: наименование темы и цели работы, перечень необходимого оборудования, формулы искомых величин и их погрешностей, таблицу с результатами измерений и вычислений, вывод по работе.
Устно ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?
Какое сопротивление называют внутренним сопротивлением?
От чего зависит разность потенциалов между полюсами источника тока?
Литература
Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений нач. и сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2014;
Самойленко П.И. Физика для профессий и специальностей социально-экономического профиля: учебник для образовательных учреждений начального и среднего проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2013;
Касьянов В.Д.Тетрадь для лабораторных работ. 10 класс.- М.: Дрофа, 2014.
Работа рассчитана на 2 часа
Лабораторная работа № 9
Тема: Исследование явления электромагнитной индукции
Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции и свойства вихревого электрического поля, установить и сформулировать правило определения индукционного тока.
Оборудование: миллиамперметр, катушка-моток, магнит дугообразный, источник питания, катушка с железным сердечником от разборного электромагнита, ключ, соединительные провода.
Пояснения к работе
Электромагнитной индукцией называется возникновение электродвижущей силы в проводнике при его перемещении в магнитном поле в замкнутом проводящем контуре вследствие его движения в магнитном поле или изменения самого поля. Эта электродвижущая сила называется электродвижущей силой электромагнитной индукции. Под ее влиянием в замкнутом проводнике возникает электрический ток, называемый индукционным током.
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея-Максвелла): ЭДС электромагнитной индукции в контуре пропорционально и противоположно по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на контур:
Знак минус в правой части закона электромагнитной индукции соответствует правилу Ленца: при всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, натянутую на замкнутый проводящий контур, в контуре возникает индукционный ток такого направления, что его собственное магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, вызвавшему индукционный ток.
Задания
Самостоятельно изучите методическое указание по выполнению лабораторной работы.
Подключите катушку-моток к зажимам миллиамперметра.
Наблюдая за показаниями миллиамперметра, подводите один из полюсов магнита к катушке, потом на несколько секунд остановите магнит, а затем вновь приближайте его к катушке, вдвигая в нее.
Запишите, менялся ли магнитный поток, пронизывающий катушку, во время движения магнита? Во время его остановки?
На основании ваших ответов на предыдущий вопрос сделайте и запишите вывод о том, при каком условии в катушке возникает индукционный ток.
О направлении тока в катушке можно судить по тому, в какую сторону от нулевого деления отклоняется стрелка миллиамперметра. Проверьте, одинаковым или различным будет направление индукционного тока в катушке при приближении к ней и удалении от нее одного и того же полюса магнита.
Приближайте полюс магнита к катушке с такой скоростью, чтобы стрелка миллиамперметра отклонялась не более чем на половину предельного значения его шкалы.
Повторите тот же опыт, но при большей скорости движения магнита, чем в первом случае. При большей или меньшей скорости движения магнита относительно катушки магнитный поток, пронизывающий эту катушку, меняется быстрее? При быстром или медленном изменении магнитного потока сквозь катушку в ней возникал больший по модулю ток? На основании вашего ответа на последний вопрос сделайте и запишите вывод о том, как зависит модуль силы индукционного тока, возникающего в катушке, от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего эту катушку.
Соберите электрическую цепь:
Рисунок 1
Проверьте, возникает ли в катушке-мотке 1 индукционный ток в следующих случаях:
б) при протекании через катушку 2 постоянного тока;
в) при увеличении и уменьшении силы тока, протекающего через катушку 2 путем перемещения в соответствующую сторону движка реостата.
11. В каких из перечисленных в пункте 9 случаях меняется магнитный поток, пронизывающий катушку 1? Почему он меняется?
12. Подготовьте отчет, он должен содержать: наименование темы и цели работы, перечень необходимого оборудования, схемы опытов, вывод по работе.
13. Устно ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде одного витка провода?
Сформулируйте закон электромагнитной индукции.
Назовите приборы и устройства, работа которых основана на индукционных токах.
В чем состоит явление электромагнитной индукции?
Изменение каких физических величин может привести к изменению магнитного потока?
Литература
Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений нач. и сред. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2014;
Самойленко П.И. Физика для профессий и специальностей социально-экономического профиля: учебник для образовательных учреждений начального и среднего проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2013;
Касьянов В.Д.Тетрадь для лабораторных работ. 10 класс.- М.: Дрофа, 2014.
Работа рассчитана на 2 часа
Лабораторная работа № 10
Тема: «Изучение закона Ома для участка цепи»
Цель работы : установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.
Оборудование : амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.
Ход работы.
Краткие теоритические сведения
Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц
Количественной мерой электрического тока служит сила тока I
Сила тока - – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:
В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А] .
Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно
Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ 1 в точку с потенциалом φ 2
U 12 = φ 1 – φ 2
U – напряжение
A – работа тока
q – электрический заряд
Единица напряжения – Вольт [В]
Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.
На схемах электрических цепей амперметр обозначается .
Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.
Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала , из которого изготовлен проводник .
S – площадь поперечного сечения проводника
l – длина проводника
ρ – удельное сопротивление проводника
В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].
Графическая зависимость силы тока I от напряжения U - вольт-амперная характеристика
Закон Ома для однородного участка цепи : сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома .
Практическая часть
1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).
2. Опыт 1.
Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом
3.
4. Опыт 2 .
Таблица 2.
5.
6. Ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Что такое электрический ток?
2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?
3. Какова единица измерения силы тока?
4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?
5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?
6. Какова единица измерения напряжения?
7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?
8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?
9. Какова единица измерения сопротивления?
10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
Вариант выполнения измерений.
Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи . Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.
Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом
По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.
Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах . Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.
Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В
По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.
Презентация: "Лабораторная работа: "Изучение закона Ома для участка цепи" .
{edocs}fizpr/lr7f.pptx,800,600{/edocs}