Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника электрической энергии.

Цель работы: определить электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.

Теория. Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника тока является результатом разделения в нём положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе совершаемой сторонними силами. Сторонние силы - силы, действующие против электрического поля и выполняющие работу за счет какой-либо энергии, подведённой извне.

Величина, измеряемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единицы положительного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока (э.д.с).

Если цепь разомкнута, то работа сторонних сил превращается в потенциальную энергию источника тока. При замкнутой цепи эта потенциальная энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней цепи с сопротивлением r и во внутренней части цепи с сопротивлением r₀, т.е.

Э.Д.С. = U_внеш + U_внут, или Э.Д.С. = I r + I r₀

Величины Е и г₀ можно определить опытным путём.

 

Приборы и принадлежности: аккумуляторная батарея, амперметр, вольтметр, магазин сопротивлений, ключ замыкания тока, провода.

 

Порядок выполнения работы.

1. Изучить шкалу амперметра и определить цену одного деления.

2.1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.2.1.). Для этого нужно учесть, что:

2.2. Амперметр в электрическую цепь подключается последовательно.

Рисунок.2.1.

2.3. Переключатель должен находится в разомкнутом состоянии.

3. Работа с электрической цепью.

3.1. Замкнуть электрическую цепь с первоначальным сопротивлением R = R₁ и определить с помощью амперметра силу тока I₁.

3.2. Заменяем в цепи сопротивление R₁ на R₂ вновь определяем силу тока в цепи I₂ с помощью амперметра.

4. Определяем внутреннее сопротивление источника, для этого сопоставить:

4.1. Сопоставить полученные данные при двух различных сопротивлениях внешней цепи:

4.2. Учесть, что ЭДС и внутреннее сопротивление данного источника электрической энергии – величины постоянные, не зависящие от состава внешней части электрической цепи.

4.3. Используя формулу (4.2.) найти r₀ по формуле (4.3.):

5. Определяем ЭДС источника тока, для этого нужно:

5.1. В одно из уравнений системы(4.1.) подставить найденное значение r ;

5.2. Сопротивление вольтметра очень велико по сравнению с внутренним сопротивлением r ;

5.3. Значением падения напряжения внутри источника электрической энергии I r можно пренебречь;

5.4. Отсюда следует, что IR, т.e. U.

5.5. Подключив вольтметр к зажимам аккумуляторной батарее, находим .

6. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 6.1.

Таблица 6.1.

№ / №	R, Ом	I, А	, В	r , Ом	U, В

7. Сделать вывод о проделанной работе.

8. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Определить сопротивление внешнего участка цепи, пользуясь результатами полученных измерений.

2. В каком случае результат работы получится более точным: для батарейки карманного фонаря или для кислотного аккумулятора?

3. В каком случае вольтметр, включённый на зажимы генератора (источника тока), показывает ЭДС генератора и в каком случае напряжение на концах внешнего участка цепи? Можно ли это напряжение считать также и напряжением на концах внутреннего участка цепи?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.