ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. 1.Включите осциллографический индикатор нуля и источник питания в сеть

1.Включите осциллографический индикатор нуля и источник питания в сеть. Ручками “Яркость” и “Фокусировка” добейтесь яркой и чёткой точки на экране трубки.

2.Установите на источнике питания рекомендуемое значение напряжения U и занесите величину U в таблицу 1.

3.На магазине R_м наберите первое из рекомендуемых сопротивлений.

4.Замкните ключ К цепи и, перемещая скользящий контакт реохорда, добейтесь баланса моста (наименьшей длины горизонтальной чёрточки на экране трубки). При необходимости отрегулируйте размеры чёрточки, используя ручку “Усиление” индикатора нуля. Усиление индикатора не должно быть большим.

5.Запишите в таблицу 1 значение левого L₁ и правого L-L₁ плеча реохорда, а также величину набранного в магазине сопротивления R_м. Длину L всего реохорда определите по имеющейся возле него линейке.

6.Повторите измерения для других, указанных в лаборатории, значений R_м, занося данные в таблицу 1.

7.Вычислите сопротивление R_э электролита для каждого значение R_м, найдите его среднее значение <R_э> и среднюю погрешность <DR_э> эксперимента. Результат вычислений занесите в таблицу 1.

8.Занесите в таблицу 2 значения длины l_э, площади поперечного сечения S_э трубки, содержащей электролит. Эти данные указаны в лаборатории.

9.Вычислите удельную проводимость s_э электролита по формуле (13). Получите формулу для вычисления абсолютной погрешности измерения проводимости Ds_э, считая, что она определяется преимущественно погрешностью измерения сопротивления <DR_э>. По этой формуле найдите Ds_э.Результаты вычисления проводимости и погрешности эксперимента занесите в таблицу 2.

10.Запишите окончательный результат измерения проводимости электролита с учётом погрешностей измерения.

ТАБЛИЦА 1

ТАБЛИЦА 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №26

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМКНУТОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

	Простейшая схема замкнутой электрической цепи приведена на рис.1. Здесь e – источник ЭДС, r – его внутреннее сопротивление, R - сопротивление внешней цепи, V - вольтметр, А – амперметр, К – ключ. При замкнутом ключе ток в цепи определяется законом Ома для полной цепи:   (1)   Вольтметр измеряет напряжение во внешней цепи:   U = I·R(2)   Из (1) следует, что падение напряжения на сопротивлении R линейно зависит от силы тока в цепи:   U= e -I·r(3)   На графике U(I) зависимость (3) изображается прямой линией (рис.2). Для нахождения из графика величины e, достаточно найти точку пересечения прямой с осью ординат; внутренне сопротивление r можно вычислить с помощью графика по формуле: (4)

Из (1) следует, что баланс мощностей для замкнутой цепи равен:

I·e =I²·R + I²·r(5)

Здесь I·e = P_o – полная мощность источника, I²·R = P – мощность, выделяющаяся во внешней цепи, I²·r -мощность, теряемая в источнике. Равенство (5) можно записать в виде:

P = I·e - I²·r(6)

Из (6) видно, что полезная мощность является квадратичной функцией тока в цепи (рис.3). Исследуя функцию (6) на экстремум, можно показать, что полезная мощность Р, отдаваемая источником во внешнюю цепь, максимальна, когда внешнее сопротивление цепи R равно внутреннему сопротивлению r источника.

Величина тока, отвечающая максимуму полезной мощности, определяется уравнением:

(7)

Полезная максимальная мощность, отдаваемая источником во внешнюю цепь, равна:

(8)

Важной характеристикой цепи является коэффициент полезного действия источника h (КПД), равный отношению полезной мощности к полной мощности источника:

(9)

Подставляя выражения для мощностей Р и Р_о, с помощью закона Ома для участка цепи (2), можно получить соотношения:

(10)

Из уравнения (10) видно, что с ростом тока в цепи её КПД линейно уменьшается. При согласованной нагрузке (R = r) h = 0,5 (50%), а мощность Р, выделяемая источником во внешнюю цепь, максимальна.

Целью работы является подтверждение приведённых выше соотношений. В используемой экспериментальной установке в качестве реостата R используется магазин сопротивлений.