ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. 1.Соберите электрическую цепь согласно рис.1

1.Соберите электрическую цепь согласно рис.1. В используемой установке между источником тока и вольтметром находится магазин сопротивлений, ограничивающий ток во внешней цепи. Установите на этом магазине сопротивление 30 Ом. Перед включением цепи в сеть, покажите её преподавателю.

2.Включите источник питания. В соответствии с указаниями преподавателя установите и определите на вольтметре при разомкнутом ключе К напряжение U ~ 20 В.

3.Поставьте все декады магазина сопротивлений R на нулевые значения, после чего включите ключ К. Вращая ручки декадных сопротивлений (начиная с наименьшей декады), установите ток I = 1 А. Запишите значение тока и величину соответствующего напряжения U в таблицу 1.

4.Уменьшая величину тока с помощью магазина сопротивлений R от 1 А до 0,1 А, с шагом 0,05 А, записывайте в таблицу 1 значения тока I и напряжения U в цепи.

5.По данным таблицы 1 постройте график зависимости напряжения U от тока I (см. рис.2). С помощью графика и формулы (4) найдите значения ЭДС e и внутреннего сопротивления источника тока r. Результаты занесите в таблицу 2.

6.По данным таблицы 1 постройте график зависимости мощности Р от тока I (см. рис.3). Найдите величины Р_м и I_м. Решая совместно равенства (7) и (8), найдите значения ЭДС e* и внутреннего сопротивления r*.

7.Сравните величины ЭДС e и e* и внутреннего сопротивления r и r*, полученные двумя различными способами.

8.По формуле (10) для каждого значения напряжения U вычислите величину КПД h цепи. Занесите значения h в таблицу 1.

9.Постройте график зависимости КПД h от тока в цепиI. По графику определите величину КПД h_м,соответствующий максимальной мощности Р_мво внешней цепи. Значение h_м занесите в таблицу 2.

ТАБЛИЦА 1

ТАБЛИЦА 2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №27

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА

КОМПЕНСАЦИОННЫМ МЕТОДОМ

Измерение электродвижущей силы e источника тока обычным вольтметром зачастую даёт заниженные результаты. Измерительный прибор (вольтметр) показывает напряжение U на зажимах источника. Согласно закону Ома для полной цепи, это напряжение меньше ЭДС на величину падения напряжения внутри источника:

U = e - I·r (1)

Здесь I - ток в цепи, r -внутреннее сопротивление источника. Из этого уравнения видно, что точные измерения ЭДС следует проводить в условиях, когда ток I через источник отсутствует. Это возможно при использовании компенсационного метода измерения ЭДС.

Принципиальная схема метода представлена на рис.1.

Два источника: вспомогательный e1 и исследуемый eхвключены навстречу друг другу через сопротивление R1. В цепи имеется амперметр А и нуль-гальванометр G. Между точками a и b включается сопротивление R. Обязательным условием работы схемы является неравенство:e1 > ex.

Применяя к двум контурам разветвлённой цепи, изображённой на рис.1, законы Кирхгофа, можно определить условия, при которых ток I_x через источник e_х равен нулю. Это условие выполняется, когда напряжение на участке ab (U_ab) цепи равно ЭДС e_х. При этом ток через сопротивление R равен току через источник e₁ (I = I₁).В этом случае говорят о компенсации ЭДС e_х падением напряжения U_ab. Метод измерения, соответственно, называют компенсационным методом. Поскольку U_ab = I₁·R , для e_х получаем:

e_x = I₁·R(2)

Определив с помощью амперметра ток I₁ при I_x = 0 (что регистрируется нуль-гальванометром G), можно, при известном сопротивлении R, вычислить e_х.

СХЕМА УСТАНОВКИ

В основу эксперимента положена схема, изображённая на рис.1. Отличие заключается лишь в том, что сопротивления R1 и R являются переменными (рис.2). Это позволяет, подбирая соотношения между ними, добиться отсутствия тока в цепи исследуемой ЭДС ex. Разность потенциалов между точкамиa и b Uab при данных e1 и eхзависит только от сопротивленийR1 и R. Под-

бирая их, можно добиться равенства U_ab = e_x. Если в этих условиях измерить ток I₁, то, зная R, ЭДС e_х можно найти по формуле (2).