Лабораторная работа измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока - документ. Определение электродвижущей силы источника тока методом компенсации
1. Почему вольтметр включают в цепь параллельно потребителю? Что произойдет, если вольтметр включить в цепь последовательно?
Вольтметр включают параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение. Напряжение на измеренном участке и напряжение на вольтметре будет одним и тем же, т.к. вольтметр и напряжение на вольтметре подключены к общим точкам.
Т.к. вольтметр обладает большим сопротивлением, то при его последовательном подключении к электрической цепи увеличится внешнее сопротивление цепи, а, значит, сила тока в цепи значительно уменьшится.
2. Почему сопротивление амперметра должно быть значительно меньше сопротивления цепи, в которой измеряют ток? Что произойдет, если амперметр включить параллельно потребителю?
Поскольку включение амперметра в электрическую цепь не должно изменять силу тока в ней, то сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.
Сопротивление амперметра гораздо меньше сопротивления потребителя, поэтому при таком неправильном подключении почти весь ток пойдёт через амперметр. В итоге «зашкалит» и может перегореть, если вовремя не отключить. Такое включение амперметра недопустимо.
3. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различаются?
Потому что у источника питания появляется нагрузка в виде резистора. Вольтметр, подключённый к полюсам источника питания ЭДС источника ε. При подключении нагрузки (резистора) напряжение на источнике будет падать, т.к. источник не идеальный.
4. Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?
Самый простой способ - взять вольтметр с меньшей приборной погрешностью, т.е. более высокого класса точности.
Также повысить точность можно путём совершенствования методики измерения и обработки результатов, таким образом можно уменьшить систематические погрешности.
5. При каком значении КПД будет получена максимальная полезная мощность от данного источника тока? Каким должно быть при этом сопротивление внешней цепи по отношению ко внутреннему сопротивлению источника тока?
Коэффициент полезного действия источника тока определяется как отношение полезной мощности к полной, и зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока. Можно доказать, что КПД оказывается равным 50%.
Лабораторная работа
ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА
Цель работы: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника постоянного тока и оценить правдоподобность полученных результатов.
О б о р у д о в а н и е: источник ЭДС, ключ, амперметр, вольтметр, три резистора с известными сопротивлениями, соединительные проводники, реостат.
Вариант 1 (базовый уровень).
ЭДС источника тока можно непосредственно измерить вольтметром с очень большим внутренним сопротивлением. При измерении ЭДС источника тока напрямую школьным вольтметром, имеющим внутреннее сопротивление 900 Ом, погрешность не превышает долей процента.
Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключается вольтметр.
При разомкнутом ключе вольтметр показывает напряжение, равное ЭДС источника (E ). При замкнутом ключе вольтметр показывает падение напряжения во внешней цепи (U ). Из закона Ома для замкнутой цепи можно найти внутреннее сопротивление r источника ЭДС: Е r = (Е – U )/ I .
Величины относительной и абсолютной
погрешностей можно найти из следующего
выражения:
.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями.
2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и реостата. Параллельно к источнику ЭДС подключите вольтметр.
3. Измерьте ЭДС источника при разомкнутом ключе и значение напряжения на внешнем участке цепи при замкнутом ключе. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.
4. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, сделайте выводы о проделанной работе.
Вариант 2 (профильный уровень).
Работа выполняется с помощью электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измеряется сила тока в цепи при замкнутом ключе.
Примечание: Использовать резисторы с малым сопротивлением не рекомендуется, т.к. будет сказываться эффект нагревания резисторов и изменение их сопротиления.
Далее в цепи резистор заменяется другим и измеряется сила тока в цепи в новом случае. Для обоих случаев закон Ома для замкнутой цепи будет выглядеть следующим образом: Е = I 1 (R 1 + r ), Е = I 2 (R 2 + r ).
Комбинируя тремя резисторами с известными сопротивлениями, можно провести три пары подобных измерений.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о работе с предварительными записями.
2. Соберите электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных элементов: источника ЭДС, ключа, амперметра и резистора с известным сопротивлением. Измерьте силу тока в цепи при замкнутом ключе.
3. Замените резистор новым и измерьте силу тока в цепи в данном случае. Проведите аналогичные действия с третьим резистором. Результаты измерений занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
|
Сила тока в цепи |
Сопротивление резистора |
ЭДС источника тока |
Абсолютная погрешность ЭДС |
Внутреннее сопротивление источника тока |
Абсолютная погрешность внутреннего сопротивления |
|
4. Проведите вычисления ЭДС источника тока и внутреннего сопротивления источника для первого и второго, для первого и третьего, для второго и третьего случаев по следующим формулам: r = (I 1 R 1 – I 2 R 2)/ (I 2 – I 1), Е = I 1 I 2 (R 2 – R 1)/ (I 1 – I 2).
5. Подсчитайте величины относительной и абсолютной погрешностей, обработав вычисления методом среднего арифметического.
6. Сделайте выводы о проделанной работе.
Примечание: Расчеты относительной и абсолютной погрешностей можно провести по результатам только двух опытов. В этом случае формулы для нахождения данных погрешностей будут выглядеть следующим образом:
,
.
Контрольные вопросы
1. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока? Резисторы с какими сопротивлениями удобнее использовать в данной работе?
3. Почему абсолютная и относительная погрешности ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока в данной работе столь значительные?
4. Как влияет изменение температуры резистора при нагревании на результаты измерений в данной работе?
Документ... Лабораторная работа №3 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока » Цель работы : Экспериментально определить основные характеристики источника постоянного тока : ЭДС и внутреннего сопротивления r. Оборудование: исследуемый источник ...
Механическое движение Относительность движения
ДокументВыбрасываемого топлива. 2 вопрос. Аккумулятор с ЭДС 6 в и внутренним сопротивлением r=0,1 Ом питает внешнюю цепь с... индий, таллий, гелий 2 вопрос Лабораторная работа «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока » БИЛЕТ №24 Фотоэффект и его...
Тема урока Кол-во (1)
Урок19(7) 22 Лабораторная работа «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока ». 1 Урок – практикум. Эксперементальное измерение ЭДС источника тока и определение внутреннего
1. 250В. 2. 55В. 3. 10В. 4. 45В.
Вопрос2.
Как называют разряд, возникающий в газовой трубке при низких давлениях?
1. Дуговой. 2. Тлеющий. 3. Искровой. 4. Коронный. 5. Плазма.
Вопрос3.
Как называется процесс испускания электронов нагретым металлическим катодом?
1. Электролиз. 2. Электролитическая диссоциация.
3. Термоэлектронная эмиссия. 4. Ударная ионизация.
Вопрос 4.
Чему равна ЭДС индукции в проводнике длиной 2 м, движущемся в магнитном поле с
В = 10 Тл со скоростью 5 м/с вдоль линий магнитной индукции.
1. 0В. 2. 10 В. 3. 50 В. 4. 100 В.
Вопрос 6.
Определить индуктивность катушки, если при прохождении по ней электрического тока силой 5 А, около катушки возникает магнитный поток 100 Вб.
1. 4 Гн. 2. 5 Гн. 3. 20 Гн. 4. 100 Гн.
Вопрос 7.
Чему равна энергия магнитного поля катушки с L = 200 мГн при силе тока в ней равной 5А?
1. 0,025 Дж. 2. 0,25 Дж. 3. 2,5 Дж. 4. 25 Дж.
Вопрос 9.
При вращении рамки в магнитном поле на ее концах возникает ЭДС, изменяющаяся со временем по закону: е = 10 sin 8 t. Чему равно максимальное значение ЭДС,если все величины в уравнении даны в системе СИ?
1. 4 В. 2. 5 В. 3. 8 В. 4. 10 В.
Вопрос 10.
Действующее значение напряжения на участке цепи переменного тока равно 100 В. Чему примерно равно амплитудное значение напряжения на этой участке?
1. 100 В. 2. Примерно 142 В. 3. 200 В. 4. Примерно 284 В.
Вопрос 11.
Колебательный контур подключен к: источнику переменного тока. При каком условии возникает резонанс в этом колебательном контуре?
1. Если частота источника переменного тока меньше частоты собственных
2. Если частота источника переменного тока равна частоте собственных колебаний
колебательного контура.
3. Если частота источника переменного тока больше частоты собственных
колебаний колебательного контура.
Вопрос 12.
На каком физическом явлении основан принцип действия трансформатора?
1. На создании магнитного поля движущимися электрическими зарядами.
2. На создании электрического поля движущимися электрическими зарядами.
3. На явлении электромагнитной индукции.
Вопрос 13.
Куда будут направлены линии напряженности вихревого электрического поля при увеличении магнитного поля?
Вопрос 14.
Передающий и приемный вибраторы Герца расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приемном вибраторе?
1.Да, очень сильные. 2. Да, но слабые. 3. Не возникнут.
Вопрос 15.
Какое устройство в приемнике А. С. Попова служит чувствительным индикатором электромагнитных волн?
1. Антенна. 2. Когерер. 3. Электромагнит.
4. Заземление. 5. Катушка. 6. Батарея питания.
Вопрос 16.
Почему воздушный зазор между якорем и индуктором генератора стремятся сделать как можно меньшим?
1. Чтобы уменьшить размеры генератора.
2. Чтобы увеличить рассеяние магнитного поля.
3. Чтобы уменьшить рассеяние магнитного поля.
Вопрос 17.
Какое из перечисленных излучений имеет самую низкую частоту?
1. Ультрафиолетовые лучи. 2. Инфракрасные лучи.
3. Видимый свет. 4. Радиоволны.
Вопрос 19.
Детекторный радиоприемник принимает сигналы от радиостанции, работающей на волне
30 м. Какова частота колебаний в колебательном контуре радиоприемника?
1.10^ -7 Гц. 2.10^7 Гц. 3. 9*10^9 Гц.
Вопрос 20.
Какие радиоволны дают самую надежную радиосвязь при достаточной мощности передающей радиостанции?
1. Длинные волны. 2. Средние волны. 3.Короткие волны. 4. Ультракороткие волны.
Профессия: Мастер общестроительных работ
Группа № 51
Дата ________________2013.
Раздел №3.2: Законы постоянного тока
Тема урока: Лабораторная работа №14 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока».
Тип урока: Применение и совершенствование знаний учащихся (с применением информационных технологий).
Цель :
Образовательная : Научить учащихся: работать с измерительными электроприборами, собирать простейшие электрические цепи, измерять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Рассчитывать внутреннее сопротивление источника тока и ЭДС, сравнивать полученные результаты при проведении лабораторной работы и виртуальной лабораторной работы. Анализировать результаты сравнений и делать выводы.
Развивающая: Развить способности к анализу и синтезу, наблюдению, сравнению, умению выделять главное, работать с электроприборами, снимать с них показания, рассчитывать основные величины и их погрешности. Развить исследовательские способности - умение ставить задачи, высказывать гипотезы, осуществлять доказательство и проверку на практике.
Воспитательная: Содействовать формированию чувства ответственности, культуры общения, сплоченности коллектива. Стимулировать желание к самообразованию, самоорганизации
КМО: амперметры, вольтметры, источники тока, резисторы, ключи, соединительные провода, инструкции по выполнению работы, проектор, экран, диск, тест.
Ход урока:
Организационный момент. (Сообщение цели и задачи урока, инструктаж учащихся)
Актуализация опорных знаний. (Теоретическая часть Л/р. - 1 тестирование учащихся, 2 – решение задачи)
Выполнение лабораторной работы: 1 – виртуальная часть, 2 – практическая часть.
Анализ полученных результатов, сравнение и вывод учащихся.
Подведение итогов.
Домашнее задание.
1. Организационный момент:
1.Сообщение темы и целей урока.
2. Проведение инструктажа учащихся
2. Фронтальный опрос:
1. Учащимся раздается тест - 2 варианта. (Прил. № 1) После его выполнения, учащиеся обмениваются листами и осуществляют взаимопроверку. На доске варианты правильных ответов. Оценивают друг друга по шкале.
2 . К доске вызывается учащийся для решения задачи, содержащей опорную формулу к лабораторной работе.
3. Выполнение лабораторной работы:
1.Провожу демонстрационный эксперимент (виртуальная Л/р). Творческое задание - на столах учащихся листы с заданиями (Прил. № 2)
снимаем показания, заносим в таблицу, анализируем полученный результат.
2.Учащиеся непосредственно приступают к выполнению Л/р. (Прил. № 3), анализируют полученный результат.
4. Сравнивают полученные результаты виртуальной и практической части работ. Анализируют и делают выводы, отвечают на вопросы.
5. Подведение итогов :
Оценивание индивидуально каждого, самооценка (саморефлексия).
6.Домашнее задание: повторить конспект темы – Закон Джоуля - Ленца, решить задачу № 8,9,10 упр. № 19 ф. 10кл.
Прил. № 1
Тест:
В – 1
1. В каких единицах измеряется сопротивление проводника?
А. А; Б. В; В. Ом; Г. Вт.
2. Электрический ток в металлах создается упорядоченным движением …
А. … электронов; Б. … протонов;
В . … положительных и отрицательных ионов;
Г. … положительных и отрицательных ионов и электронов.
3.
4. Определите силу тока в цепи, изображенной на рисунке.
5. Определите силу тока, проходящего по стальному проводу длиной 100 м и сечением 0,5 мм 2 при напряжении 40 В.
6 . Каким прибором измеряют силу тока в цепи и как он подключается.
7. Запишите закон Ома для участка цепи.
8
В – 2
1. В каких единицах измеряется сила электрического тока?
А. Ом; Б. Дж; В. Вт; Г. А.
2. Какие действия всегда проявляются при прохождении электрического тока через любые среды?
А . Тепловые; Б. Магнитные; В . Химические; Г. Световые.
3. Определите сопротивление участка АВ в цепи, изображенной на рисунке.
4. Вычислите сопротивление нихромовой проволоки, длина которой 150 м, а площадь поперечного сечения 0,2 мм 2 .
5.
На графике представлена вольтамперная характеристика проводника.
Определите по графику сопротивление проводника. 
6 . Каким прибором измеряют напряжение и как он подключается.
7. Запишите за кон Ома для полной цепи.
8 . Какова цена деления шкалы амперметра?
Ответы:
Оценка: 8 - «5» ; 6-7 - «4»; 5 - «3».Задача:
В замкнутой цепи, содержащей источник тока с ЭДС 12 В, протекает ток 2 А. Напряжение на зажимах источника 10 В. Найдите внутреннее сопротивление источника и сопротивление нагрузки.
( r =1 Ом; R = 5 Ом)
Решение:
Прил. № 2
1.Перечислите приборы, используемые в работе _____________________________________________________________________________.
2. Начертите схему цепи:
3. Пронаблюдайте опыт, снимите показания приборов и занесите их значения в таблицу:
4. Проанализируйте полученный результат.
Прил. № 3
№ 14 . ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА.
Оборудование, необходимые измерения, средства измерений
Схема электрической цепи, которую используют в этой лабораторной работе, показана на рисунке В качестве источника тока в схеме используется аккумулятор или батарейка от карманного фонаря.
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 школьный вольтметр со шкалой 0-6 В и сопротивлением Rв=900 Ом (см. надпись под шкалой прибора). Так как сопротивление источника обычно мало, то действительно Rв>r. При этом отличие от U не 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 = U+Ir, где U=IR - напряжение на внешней цепи. Поэтому
Для измерения силы тока в цепи можно использовать школьный амперметр со шкалой 0-2 А. Максимальные погрешности измерений внутреннего сопротивления источника тока определяются по формулам
рис.1
Подготовка к проведению работы
1. Подготовьте бланк отчета со схемой электрической цепи и таблицей (см. таблицу) для записи результатов измерений и вычислений.
Таблица
Измерено
Вычислено
Измерение
Измерение г
Вычислено
Измерение %
Измерение г
Соберите электрическую цепь согласно рисунку. Проверьте надежность электрических контактов, правильность подключения амперметра и вольтметра.
Проверьте работу цепи при разомкнутом и замкнутом ключе.
Проведение эксперимента, обработка результатов
1.Измерьте ЭДС источника тока.
2.Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе и вычислите г Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, используя данные о классе точности приборов.
3.Запишите результаты измерений ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока:
4. Сравните полученные результаты виртуальной и практической части работ. Проанализируйте полученные результаты виртуальной и практической частей лабораторной работы и сделайте выводы. Ответьте на вопросы.
Контрольные вопросы
1.Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
2.Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?
3.Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока?