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

ФПЭ 18, ФПЭ-19

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
618.62 Кб
Скачать

8. Внутреннее сопротивление батареи аккумуляторов равно

3 Ом. Сколько процентов от точного значения ЭДС составляет погрешность, если измеряя разность потенциалов на зажимах батареи вольтметром с сопротивлением 2000 Ом, принять её равной ЭДС?

9.К источнику тока с ЭДС 1,5 В присоединили катушку с сопротивлением 0,1 Ом. Амперметр показал силу тока, равную 0,5 А. Когда к источнику тока присоединили последовательно ещё один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока в той же катушке оказалась равной 0,4 А. Определите внутренние сопротивления первого и второго источников тока.

10.Два элемента с ЭДС 1,2 В и 0,9 В и внутренними сопротивлениями 0,1 Ом и 0,3 Ом соединены одноимёнными полюсами. Сопротивление соединительных проводов равно 0,2 Ом. Определите силу тока в цепи.

Библиографический список

1.Савельев И.В. Курс физики. Т.2. Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика.- СПб.: Издательство "Лань", 2006г. - 480 с., §§24-28

2.Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Т.1.-

М.: Дрофа, 2007г. - 398 с., §§13.1, 13.3-13.7, 13.9, 13.10

30

Лабораторная работа ФПЭ-18

Определение емкости конденсаторов

1. Цель работы

Изучение понятия электрической емкости на примере конденсаторов и их соединений, определение емкости конденсаторов интегрированием тока разряда.

2. Теоретические основы работы

При сообщении электрического заряда q уединенному проводнику вокруг него возникает электрическое поле. Экспериментально доказано, что потенциал φ проводника прямо пропорционален сообщенному ему заряду, т.е.

Cq .

Величина С, зависящая от геометрических размеров, формы проводника и свойств среды, в которой находится уединенный проводник, называется электрической емкостью проводника (или емкостью проводника).

За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого проводника, у которого потенциал возрастает на 1В при сообщении ему заряда 1Кл. Эту единицу называют фарадой, но, ввиду ее большой величины, чаще используют доли этой единицы: микро-, нано-, пикофарады.

Электроемкостью обладают не только проводники, но и системы проводников. Наибольший практический интерес в отношении электроемкости представляют конденсаторы.

Конденсаторы делают в виде двух проводников, называемых обкладками, помещенных близко друг к другу. Заряды на обкладках конденсатора одинаковы по величине и противоположны по знаку. Для того чтобы внешние тела не

3

www.mitht.ru/e-library

влияли на емкость конденсатора, обкладкам придают такую форму и так располагают их друг относительно друга, чтобы электрическое поле, создаваемое накапливаемыми на них зарядами, было сосредоточено внутри конденсатора. Этому условию удовлетворяют две параллельные пластины, расположенные близко друг к другу (плоский конденсатор), два коаксиальных тонкостенных цилиндра (цилиндрический конденсатор) и две концентрические сферы (сферический конденсатор).

Емкостью конденсатора называют величину С, пропорциональную заряду q одной из обкладок и обратно пропорциональную разности потенциалов U между обкладками

C

q

.

(1)

 

 

U

 

Емкость конденсатора зависит от геометрической формы конденсатора, его размеров и свойств среды, заполняющей пространство между обкладками.

Конденсаторы могут иметь огромную емкость при малых геометрических размерах. Благодаря этому в конденсаторах накапливается большой по величине заряд при сравнительно малой разности потенциалов между обкладками.

В практических целях конденсаторы часто соединяют друг с другом в батареи. Соединение конденсаторов может быть параллельным и последовательным.

При параллельном соединении конденсаторов их общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов

C n

Ci ,

(2)

i 1

 

 

где n - число конденсаторов.

При последовательном соединении конденсаторов их общая емкость находится из формулы

1

n

1

,

(3)

C

 

i 1

Ci

 

 

4

 

 

 

18. Почему метод измерения ЭДС, использованный в схеме (рис.6), называют методом компенсации?

8. Задачи

1.Если к батарее с ЭДС 3 В и внутренним сопротивлением 2 Ом накоротко подсоединить амперметр, то он покажет силу тока 1 А. Определите сопротивление амперметра.

2.В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключённом к элементу с ЭДС 2,2 В, идёт ток силой 1 А. Найдите ток короткого замыкания элемента.

3.Источник постоянного тока с ЭДС 15 В и внутренним сопротивлением 1,4 Ом питает внешнюю цепь, состоящую из двух параллельно соединённых сопротивлений 2 и 8 Ом. Найдите разность потенциалов на зажимах источника.

4.При замыкании элемента на сопротивление 1,8 Ом в цепи идёт ток силой 0,7 А, а при замыкании на сопротивление 2,3 Ом сила тока в цепи 0,56 А. Найдите ток короткого замыкания.

5.Два источника тока, первый с ЭДС 5 В и внутренним сопротивлением 1 Ом, второй - с ЭДС 3 В и внутренним сопротивлением 3 Ом, соединяют последовательно и замыкают на внешнее сопротивление 12 Ом. Во сколько раз разность потенциалов на первом источнике больше, чем на втором?

6.Два источника тока с одинаковыми ЭДС 2 В и внутренними сопротивлениями 0,2 Ом и 0,4 Ом соединены последовательно. При каком внешнем сопротивлении напряжение на зажимах одного из источников станет равным нулю?

7.Сколько одинаковых аккумуляторов с внутренним сопротивлением 0,004 Ом каждый нужно взять, чтобы составить батарею, которая давала бы на зажимах разность потенциалов

115В при силе тока 25 А, если ЭДС аккумулятора равна 1,25

В?

29

www.mitht.ru/e-library

E

 

EЭ

R

 

RЭ .

(11)

E

 

EЭ

R

 

RЭ

 

Первым слагаемым в (11) можно пренебречь. т.к. величина ЕЭ дана с точностью, превышающей точность остальных измерений.

3. Записать результат в виде: Е + Е.

7. Контрольные вопросы

1.Устройство источника тока..

2.Принцип работы электрохимического элемента.

3.Какие химические реакции протекают в батареях?

4.Под действием каких сил происходит перемещение зарядов внутри источника тока?

5.Какое сопротивление называется внутренним сопротивлением источника?

6.Что такое ЭДС?

7.Какое различие существует между понятиями разность потенциалов, ЭДС и напряжение?

8.Что такое разность потенциалов на зажимах источника?

9.Что такое ток короткого замыкания?

10.В чём состоят особенности параллельного и последовательного соединения источников тока?

11.Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

12.Сформулируйте законы Кирхгофа.

13.В чём заключается компенсационный метод измерения ЭДС?

14.Поясните принципиальную схему компенсационного метода.

15.Укажите на рабочей схеме элементы принципиальной схемы.

16.Какое условие соблюдается при подборе величин сопротивлений в схеме (рис.6)?

17.С какой целью в цепь гальванометра включено сопротивление R0?

28

т.е. при последовательном соединении конденсаторов складываются величины, обратные емкости каждого конденсатора.

Для определения емкости существуют различные методы: баллистический, мостовой, резонансный и другие.

Баллистический метод основан на использовании баллистического гальванометра. Для понимания этого метода рассмотрим принцип его работы.

Баллистический гальванометр предназначен для измерения заряда, проходящего по цепи при кратковременных импульсах тока. Основной его частью является рамка с обмоткой, подвешенная на упругой нити между полюсами магнита, где она может совершать крутильные колебания вокруг вертикальной оси (рис 1).

Рис. 1. Основная часть баллистического гальванометра, вид сверху

При прохождении через гальванометр электрического тока на рамку действуют силы Ампера со стороны внешнего магнитного поля. Эти силы создают вращающий момент, пропорциональный силе тока

M вр BSNI 1 I ,

где 1 BSN - коэффициент пропорциональности, В -

индукция магнитного поля, S - площадь рамки, N - число витков обмотки рамки, I - сила тока в рамке.

5

www.mitht.ru/e-library

Возвращающий момент, стремящийся вернуть рамку в положение равновесия, создается закрученной нитью и пропорционален углу отклонения . Рамка имеет большой

момент инерции J , чтобы период ее собственных колебаний был намного больше времени протекания заряда q по цепи. Колебания рамки гасятся возбуждаемым в ней индукционным током, создающим тормозящий момент.

При прохождении через гальванометр кратковременного импульса электрического тока можно пренебречь всеми силами, действующими на рамку, кроме сил Ампера со стороны внешнего магнитного поля (ввиду их малости). Следовательно, уравнение движения рамки баллистического гальванометра может быть записано в виде:

1 I J ddt ,

где ω - угловая скорость рамки, J - ее момент инерции.

Подставив в это уравнение выражение I dqdt и проин-

тегрировав его, найдем угловую скорость, которую приобретет рамка за время прохождения тока

 

1

q ,

(4)

 

J

 

 

где q - заряд, прошедший через гальванометр.

Прошедший импульс тока сообщает рамке толчок, который служит причиной ее отклонения. Положение максимального поворота рамки от положения равновесия

соответствует случаю, когда кинетическая энергия

J 2

,

2

 

 

полученная рамкой за время прохождения тока, переходит в

 

 

 

 

 

 

D 2

 

потенциальную энергию закрученной нити

0

, т.е.

2

 

 

 

 

D 2

 

 

 

J 2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

,

 

(5)

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

8. Отключить миллиамперметр и источник напряжения Е3 и мультиметром измерить сопротивление R между клеммами 3 и 5, соответствующее сопротивлению участка AD резистора

R3.

9.Повторить измерения по п.п. 7-8 еще 4 раза.

10.Установить максимальное значение сопротивления R0. Вместо Е1 включить в цепь эталонный элемент ЕЭ.

11.Компенсировать ЕЭ тем же способом, что и Е1. Измерить мультиметром RЭ. Измерения повторить пять раз. Результаты опытов записать в таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

 

ЕЭ = ... В

 

 

ЕЭ = ... В

 

 

 

Rприборн.= 0,8% показания омметра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измеряемая

1

2

3

4

5

R

Погрешности

 

величина

 

 

 

 

 

ср.

Случ.

Приб.

 

Полн.

 

Ri (Ом)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ri (Ом)

 

 

 

 

 

-

 

-

 

 

(

Ri)2 (Ом2)

 

 

 

 

 

 

5

Ri 2

...

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

i (Ом)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i (Ом)

 

 

 

 

 

-

 

-

 

 

(

i)2 (Ом2)

 

 

 

 

 

 

5 RЭi 2

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

6.Обработка результатов измерений

1.Найти среднее значение R и и по формуле (10) рассчитать величину напряжения Е1.

2.Рассчитать относительную погрешность измерений по формуле:

27

www.mitht.ru/e-library

 

 

 

 

R

 

 

EЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

E3 .

 

(8)

 

RЭ RЭ r0

 

Поскольку суммы R R r0 и RЭ RЭ

r0

представляют

собой полное сопротивление контура ADBE3A, а оно во время

опыта не меняется, т.е.

RЭ RЭ r0 const ,

 

R R r0

 

то при делении уравнения (7) на (8) найдем:

 

 

 

 

E1

 

 

R

.

 

 

(9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EЭ

 

RЭ

 

 

Следовательно, можно записать:

 

 

 

E E

 

 

R

.

 

(10)

 

 

 

 

 

 

1

 

Э RЭ

 

 

5.Порядок выполнения работы

1.Поворотом переключателя один из мультиметров перевести

врежим работы миллиамперметра с пределом измерений 20мА, а другой - в режим омметра с пределом 2кОм.

2.Повернуть регулятор Е2 в крайнее правое положение.

3.Собрать электрическую цепь согласно рис.6, обратив внимание на полярность присоединения источников напряжения.

4.Установить максимальное значение сопротивления R0, повернув ручку сопротивления по часовой стрелке в крайнее положение.

5.Подключить к клеммам 1А, 2В источник напряжения Е1 с соблюдением полярности. Установить регулятор напряжения Е1 в среднее положение.

6.Произвести компенсацию. Для этого поворотом ручки

резистора R3 добиться того, чтобы миллиамперметр показал минимальный ток.

7.Уточнить компенсацию. С этой целью R0 постепенно уменьшают до нуля и каждый раз повторяют операцию по п.6.

26

где D - коэффициент, зависящий от упругих свойств нити,0 - максимальный угол поворота рамки.

Угол связан с отклонением светового луча ("зайчика") на шкале гальванометра соотношением

0

2 n ,

(6)

где 2 - коэффициент пропорциональности, n - число деле-

ний шкалы гальванометра.

Подставив выражения (4) и (6) в формулу (5), найдем величину заряда, прошедшего через гальванометр

q 2 DJ n .

1

Следовательно, заряд, прошедший через гальванометр, прямо пропорционален углу отклонения "зайчика" на шкале прибора. То есть

 

 

q CБ n ,

(7)

где CБ 2

DJ

2 DJ

- баллистическая

постоянная

 

1

BSN

 

 

гальванометра. Она зависит от конструкции гальванометра и определяется экспериментально.

3. Описание схемы измерений

В настоящей работе емкость конденсаторов определяется с помощью электронного интегратора.

Электрическая схема установки для измерений емкости интегрированием тока разряда конденсаторов представлена на рис.2.

7

www.mitht.ru/e-library

Рис. 2. Схема измерений емкости конденсаторов интегрированием тока разряда

К клеммам 3 и 5 подключен источник постоянного напряжения Е1, на котором устанавливается эталонное напряжение . В схеме значение емкости эталонного конденсатора Сэ = 1мкФ, сопротивление R2 = 1кОм, емкость конденсаторов С1 и С2 не известна. Эталонный конденсатор Сэ подключен к клемме 1 переключателя "Заряд-разряд". В левом положении переключателя конденсатор Сэ заряжается до напряжения источника , в правом его положении - разряжается.

Перед началом каждого опыта необходимо поставить переключатель "Заряд-разряд" в положение "Заряд", т.е. в левое положение, и произвести "Установку нуля" интегратора. Для этого одной рукой нажать и удерживать в нажатом положении

8

напряжения Е2. Поэтому на Е2 надо выставить максимальное значение напряжения, повернув регулятор по часовой стрелке в крайнее правое положение.

Пусть в цепь миллиамперметра к клеммам 1А и 2В подключен источник напряжения Е1 = 5-6 В. Сопротивления частей AD и DB переменного резистора R3 обозначим R и R′. Выберем произвольно направления токов и запишем уравнения Кирхгофа.

Для точки А:

I0 Ir I 0

 

(4)

Для контуров ADBE3A и ADE1A:

 

 

IR I0 R r0 E3

E1 .

(5)

IR Ir rмА RИ r R0

(6)

Переменное сопротивление R3, будучи в данной схеме делителем напряжения, позволяет включить в цепь миллиамперметра между точками А и D различные напряжения от 0 до E3 I0 r0 . Обратим внимание на то, что

источники Е3 и Е1 включены навстречу друг другу. Поэтому, если Е3 > Е1, всегда найдется такое положение контакта D, при котором ЭДС Е1 скомпенсируется падением напряжения на участке AD и ток через миллиамперметр прекратится ( Ir 0 ). При этом условии из уравнений (4), (5) и (6)

получим:

E1

R

E3 .

(7)

R R r0

Если в цепь миллиамперметра включить эталонный элемент ЕЭ ( значение ЕЭ указано в паспорте стенда и может быть изменено мультиметром), то компенсация наступит при другом положении контакта DЭ. Пусть в этом случае сопротивления плеч ADэ и DэВ переменного резистора R3 соответственно равны RЭ и RЭ′. Тогда для ЭДС эталонного элемента получим:

25

www.mitht.ru/e-library

выбирают нормальный элемент, ЭДС которого известна очень точно.

4. Приборы и принадлежности.

Схема измерений показана на рис.6.

Рис. 6. Схема измерения ЭДС методом компенсации.

На схеме (см. рис.6) показаны источник напряжения Е3, внутреннее сопротивление которого r0, переменное сопротивление R3 с выводами ADB, D - подвижный контакт переменного сопротивления, миллиамперметр (мА) с внутренним сопротивлением rмА, эталонный элемент ЕЭ с сопротивлением rЭ, R0 - добавочное сопротивление порядка нескольких кОм, RИ = 10 Ом - измерительное сопротивление. Эталонный элемент ЕЭ внутри стенда подключен к источнику

24

кнопку "Сброс" интегратора, а другой рукой ручкой "Установка нуля" добиться того, чтобы напряжение на выходе интегратора стало равным нулю (Uинт = 0). Отпустить кнопку "Сброс" и проверить по мультиметру, что отклонение его показаний от нулевого значения не превышает 10-15мВ за 5 секунд. Повторить эту операцию несколько раз, нажимая кнопку "Сброс" и плавно регулируя ручку "Установка нуля". Добившись стабильности выходного напряжения интегратора вблизи нулевого значения, можно проводить опытные измерения.

В правом положении переключателя "Заряд-разряд" происходит разряд конденсатора через эталонное сопротивление R2 при замкнутых клеммах 2 и 3 и на выходе интегратора постепенно устанавливается напряжение, модуль которого определяется по следующей формуле:

R C

UинтЭ U Э R 2 CЭ , (8)

И И

где сопротивление и емкость интегратора RИ = 100 кОм, СИ = 100 нФ.

Из формулы (8) найдем значение емкости конденсатора

CЭ

UинтЭ RИCИ

.

(9)

 

 

U Э R2

 

Если конденсатор С1 с неизвестной емкостью зарядить до напряжения U1, то после окончания интегрирования на выходе интегратора будет напряжение

Uинт1 U1 R2C1 . (10) R C

И И

Из формул (8) и (10) получим расчетную формулу для определения неизвестной емкости конденсатора:

C C

 

U ЭUинт1

.

(11)

 

1

Э U U

 

 

 

1 интЭ

 

 

9

 

 

www.mitht.ru/e-library

Если в схеме подсоединить вместо конденсатора С1 конденсатор С2 или оба конденсатора вместе, то их емкость будет определяться по формуле, аналогичной формуле (11):

C

 

C

 

U ЭUинтi

,

(11′)

i

Э UiUинтЭ

 

 

 

 

Примечание: Чтобы определить емкость конденсаторов не с помощью электронного интегратора, а баллистическим методом, необходимо, разомкнув клеммы 2 и 3 на схеме, подключить баллистический гальванометр к клеммам 2 и 4. Тогда неизвестную емкость можно рассчитать по формуле:

Ci CЭ U Эni , (12)

U n

i Э

где nЭ и ni - число делений шкалы баллистического гальванометра, на которое отклоняется световой луч при разряде эталонного конденсатора Сэ и конденсатора Сi с неизвестной емкостью соответственно.

4. Приборы и принадлежности

Схема установки на общем стенде, два мультиметра, соединительные провода.

5. Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение емкости эталонного конденсатора с помощью электронного интегратора.

1.1.Ознакомьтесь с измерительной схемой на стенде. Убедитесь в наличии электроизмерительных приборов и проводов.

1.2.Соберите схему, представленную на рис 2. Гнезда 2 и 3 замкните проводником. Подключите мультиметры V1 и V2 в

10

Два источника с ЭДС Е и Е1 включены навстречу друг другу. Сопротивления r1 и r1 – переменные, причём всё

время выполняется условие

r1 + r1 = r = const.

В точных измерениях эти сопротивления представляют собой магазины сопротивлений. Выберем положительные направления токов, как показано на рисунке, и применим к рассматриваемой схеме правила Кирхгофа. Первое правило для точек а и в даёт:

I1 + I – I2 = 0.

 

Второе правило для контуров аЕбва

и для аЕ1ва приводит к

уравнениям:

 

RI + (r – r1)I + r1I2 = E ,

R1I1 + r1I2 = E1.

Эти уравнения вполне определяют все известные токи. Однако мы ограничимся частным случаем и предположим, что сопротивления r1 и r1 подобраны таким образом, что ток в цепи гальванометра I2 = 0. В этом случае написанные

уравнения дают:

 

 

I1 =I,

I(R + r) = E,

Ir1 =E1.

Из двух последних уравнений находим:

 

E1 = Er1/(R + r).

Предположим теперь, что вместо источника с ЭДС Е1 мы включили в схему другой источник с ЭДС Е2 и изменением переменных сопротивлений добились компенсации. Пусть для этого вместо сопротивления r1 потребовалось ввести сопротивление r2. Тогда

Е2 =Er2/(R + r).

Деля почленно оба последних равенства друг на друга, находим:

E1/E2 = r1/r2.

Это равенство и лежит в основе сравнения ЭДС при помощи метода компенсации. Для измерения ЭДС этим методом в качестве одного из сравниваемых источников

23

www.mitht.ru/e-library

позволяет весьма просто определить ЭДС любого источника и лежит в основе всех методов измерения ЭДС.

Если внешнее сопротивление бесконечно мало, то U – 0. Случай R<<r называют коротким замыканием источника. При этом сила тока делается максимальной Imax = E/r (ток короткого замыкания).

При пользовании формулой (3) необходимо соблюдать следующее правило знаков: ток считается положительным, если он направлен от точки 1 к точке 2; ЭДС считается положительной, если, перемещаясь от точки 1 к точке 2, мы проходим источник от отрицательного полюса к положительному (рис.4).

Рис.4. Участок цепи с ЭДС.

3. Компенсационный метод измерения ЭДС

Схема этого метода показана на рис.5.

Рис. 5. Принципиальная схема компенсационного метода.

22

режиме вольтметров постоянного напряжения, установив на мультиметре V1 предел измерений 20В, на мультиметре V2 - 2В (или 2000мВ).

1.3.Присоедините шнур питания стенда к сети 220В. Поставьте тумблер "Питание", расположенный в правом верхнем углу стенда, в положение "Вкл.". При этом загорится красная лампочка индикатора.

1.4.С помощью провода подключите к гнезду 1 эталонный конденсатор Сэ. Ручкой, находящейся слева от источника Е1, установите напряжение источника Е1 = = 10В. Величину устанавливаемого напряжения контролируйте по показаниям вольтметра V1.

1.5.Переключатель "Заряд-разряд" поставьте в положение "Заряд" (в левое положение). Проведите "Установку нуля" интегратора так, как было описано ранее.

1.6.Нажмите кнопку "Сброс" интегратора. Переключатель "Заряд-разряд" поставьте в положение "Разряд" (в правое положение) и наблюдайте изменение напряжения на вольтметре

V2 до установившегося значения, соответствующего UинтЭ. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UинтЭ (В)

U

интЭ (В)

Сэрасч(мкФ)

CЭрасч (мкФ)

ЕСэ

(В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7.Повторите измерения UинтЭ для эталонного конденсатора еще 2 раза, записывая результаты в таблицу 1.

1.8.Повторите измерения UинтЭ для эталонного конденсатора для двух других значений напряжений (например, = 9В и 11В) на источнике Е1, записывая результаты в таблицу 1.

11

www.mitht.ru/e-library

1.9. Для каждой серии измерений рассчитайте среднее значение UинтЭ и по формуле (9) определите значение

емкости эталонного конденсатора Сэрасч.

1.10. Найдите среднее значение емкости эталонного конденсатора CЭрасч . Сравнивая расчетное значение CЭрасч с

истинным Сэ (Сэ =1мкФ), оцените относительную погрешность измерений ЕСэ. Результаты расчетов запишите в таблицу 1.

Задание 2. Определение емкости конденсаторов С1 и С2 и их соединений.

2.1.Вместо конденсатора Сэ подключите с помощью

соединительных проводов к клеммам 1 и 4 конденсатор С1. Установите напряжение Е1 = U1 = 8В.

2.2.Трижды проведите измерения Uинт1 по пп. 1.5.-1.6. Результаты измерений запишите в таблицу 2.

2.3.Повторите измерения Uинт1 для двух других значений напряжений U1 на источнике Е1, записывая результаты в таблицу 2.

Таблица 2

Кон-

U1

Uинт1 (В)

U

инт1

С1(мкФ)

 

 

(мкФ)

C1

C

ден-

(В)

 

 

 

 

(В)

 

1

 

 

(мкФ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сатор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

C2

Кон-

Uинт2 (В)

U

инт2

С2(мкФ)

 

 

C

ден-

(В)

 

(В)

 

(мкФ)

(мкФ)

сатор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

При параллельном соединении n одинаковых источников ток в общей цепи равен:

I = E/(R + r/n).

Напряжение на зажимах источника.

Пусть имеется цепь, содержащая источник тока, переменное внешнее сопротивление R и амперметр А (рис.3). Напряжение на зажимах источника измеряем с помощью вольтметра V. Сопротивление вольтметра выберем достаточно большим, чтобы его подключение не изменяло напряжение между точками 1 и 2.

Рис.3. Измерение напряжения на зажимах работающего источника.

Докажем, что напряжение, показываемое вольтметром, зависит от силы тока в цепи. Оно наибольшее при разомкнутой цепи (I = 0) и стремится к нулю при уменьшении до нуля внешнего сопротивления R (включая и сопротивление амперметра). Применяя к внешней цепи закон Ома, имеем:

U21 = RI = RE/(R + r) = E[ 1 – r/(R + r)] = E – rI . (3)

Напряжение на зажимах меньше ЭДС на величину rI, которая есть падение напряжения внутри самого источника. Если R>>r (цепь разомкнута), то Е = U, ЭДС равна напряжению на зажимах разомкнутого источника. Это

21

www.mitht.ru/e-library

Соседние файлы в предмете Физика