Розмір: px
Починати показ зі сторінки:
Транскрипт
1 3 Мета роботи: поглиблення розуміння закону Ома для повного ланцюгата для ділянки ланцюга. Завдання: експериментально переконатися у справедливості закону Ома для замкненого нерозгалуженого ланцюга. Прилади та приладдя: модернізована установка FPМ-0. ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ Електричним струмом називають упорядкований рух електричних зарядів. Характеристиками струму є сила струму I та щільність струму j. Сила струму скалярна величина і дорівнює кількості електрики (заряду) dq, що переноситься через переріз провідника за одиницю часу: dq I. () dt Щільністю струму називають кількість електрики, що перетинає одиницю площі поперечного перерізу провідника за одиницю часу: di j. () ds Щільність струму векторна величина, спрямована вздовж вектора середньої швидкості впорядкованого руху позитивних зарядів, і може бути записана як j q 0 n v (3) де q 0 заряд одиничного носія струму; n концентрація носіїв; v швидкість дрейфу носіїв. Якщо елемент поверхні ds розглядати як вектор, спрямований уздовж позитивної нормалі, то зв'язок між силою струму та його щільністю має вигляд I (S) j ds, (4) де S площа, через яку проходить потік заряджених частинок. Можна вказати на низку факторів, здатних викликати впорядкований рух зарядів. Насамперед, це можуть бути електричні (кулонівські) сили, під дією яких позитивні заряди стануть рухомими.
2 4 вздовж силових ліній поля, негативні проти. Поле цих сил називають кулонівським, напруженість цього поля позначимо Е кул. Крім того, на електричні заряди можуть діяти і неелектричні сили, наприклад магнітні. Дія цих сил аналогічна дії деякого електричного поля. Назвемо ці сили сторонніми, а поле цих сил стороннім полем із напруженістю Естор. Зрештою, упорядкований рух електричних зарядів може виникнути і без дії зовнішніх сил, а за рахунок явища дифузії або за рахунок хімічних реакційу джерелі струму. Робота, що має місце при упорядкованому русі електричних зарядів, здійснюється за рахунок внутрішньої енергії джерела струму. І хоча тут немає прямої дії будь-якої сили на вільні заряди, явище протікає так, ніби на заряди діє деяке стороннє поле. Найважливішим законом електродинаміки є закон Ома, встановлений експериментально. Але його можна отримати теоретично, ґрунтуючись на найпростіших уявленнях електронної теорії провідності металів Друде-Лоренца. Розглянемо електричний струму металевих провідниках, усередині яких існує поле з напруженістю Е. Воно діє на вільні електрони провідності з силою F = її, де є заряд електрона. Ця сила повідомляє електрони з масою m прискоренням a = F/m = ee/m. Якби рух електронів у металі відбувався без втрат енергії, їх швидкість, отже, і сила струму в провіднику з часом збільшувалися б. Однак при зіткненнях з іонами решітки, що здійснюють безладний тепловий коливальний рух, електрони втрачають частину своєї кінетичної енергії. При постійному струмі, коли середня швидкість упорядкованого руху електронів залишається незмінною, вся енергія, одержувана електронами під впливом електричного поля, повинна бути передана іонам металу, тобто повинна перейти в енергію їх теплового руху. Для простоти припустимо, що з кожному зіткненні електрон повністю втрачає ту енергію, що він отримав під впливом сили F = її, під час вільного пробігу τ від однієї зіткнення до іншого. Це означає, що на початку кожного вільного пробігу електрон має тільки швидкість свого теплового руху, а в кінці пробігу перед зіткненням його швидкість під дією сили F = її збільшується до деякої величини v. Нехтуючи швидкістю теплового руху, можна вважати, що переміщення електрона у напрямку дії сили з боку поля є рівноприскореним з початковою швидкістю v 0 = 0. За час вільного пробігу електрон набуває швидкість упорядкованого руху a τ ееτ / m, а середня швидкість цього руху v
3 5 v e 0 v E τ. m Час вільного пробігу визначається середньою швидкістю теплового руху електрона u та середньою довжиною вільного пробігу електрона λ: τ = λ/u. Тоді щільність струму у провіднику ne λ j nev E. m u ne λ Величина γ характеризує властивості провідника і називається його питомою електропровідністю. З урахуванням цього позначення плот- m u струму запишеться як j = γe. (5) Це ми отримали закон Ома у диференційній формі. Врахуємо тепер ту обставину, що на електрон, який бере участь у створенні постійного струму на довільно вибраній ділянці ланцюга, повинні діяти, крім кулонівських, ще й сторонні сили. Тоді (5) набуде вигляду j j γ(eкул Естор) або E Е кул стор. (6) γ Помножимо (6) на елемент довжини провідника dl і проінтегруємо отриманий вираз ділянкою провідника від перерізу до перерізу: j Е dl Е dl кул стор dl. (7) γ I З огляду на те, що для постійного струму j і γ, де ρ питомий опір провідника, вираз (7) прийме S ρ вигляд ρ Екулdl Есторdl I dl. (8) S Перший інтеграл (8) являє собою різницю потенціалів (φ φ) між точками перерізів і. Другий інтеграл залежить від джерела сил і називається електрорушійною силою. Інтеграл у правій частині (8) характеризує властивості провідника та називається опором R ділянки провідника. Якщо S і ρ постійні, то
4 6 l R ρ. (9) S Таким чином, формула (8) має вигляд φ φ ξ IR U. (0) Це узагальнений закон Ома в інтегральній формі для неоднорідної ділянки ланцюга. (U падіння напруги на ділянці -). У разі однорідної ділянки провідника, тобто за відсутності на цій ділянці сторонніх сил, (0) маємо φ φ IR. () Якщо ланцюг замкнутий (φ φ), то з (0) отримуємо ξ IRц I(R зовнішній rвнутр), () де R ц опір всього ланцюга, включаючи зовнішній R зовнішній і внутрішній опір джерела струму r внутр. ОПИС УСТАНОВКИ ТА МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ Рис.. Загальний виглядустановки 6 Установка складається (рис.) із вимірювальної частини та колони з метричною шкалою. На колоні змонтовані два нерухомі кронштейни, між якими натягнутий хромонікелевий дріт 3. По колоні переміщається рухомий кронштейн 4, що забезпечує контакт з проводом. На лицьовій панелі розташовані вольтметр 5, міліамперметр 6, вмикач «мережа», регулятор струму, перемикач кнопковий діапазонів вольтметра 7, який одночасно перемикає вольтметр з вимірювання падіння напруги на вимірювання ЕРС. На рис. наводиться схема вимірювання падіння напруги U та ЕРС джерела струму. У ланцюг джерела струму послідовно включається змінний опір r, що виконує роль внутрішнього опору джерела, ручка регулятора якого, регулятор струму, виведена на лицьову панель приладу. Змінний опір r дозволяє регулювати силу струму ланцюга джерела. Дана схема дозволяє моделювати роботу джерела струму з регулюванням.
5 7 внутрішнім опором. Зовнішнє навантаження R служить опір однорідного провідника, довжину якого, а отже, і R можна регулювати переміщенням рухомого кронштейна. При замкнутому ключі виникає електричний струм у ланцюгу r rr. Ланцюг складається з неоднорідної ділянки r і однорідної - А φ + φ ної ділянки R. Згідно з зазначеним напрямом струму запишемо закони Ома для одно-К I R рідної та неоднорідної ділянок ланцюга. Для ділянки R: φ φ IR. Рис.. Схема вимірювання U та ε Для ділянки εr: φ φ ξ Ir. Для замкнутого ланцюга, що містить однорідну та неоднорідну ділянки, можна записати, склавши ці рівняння (φ φ) (φ φ) ξ I(R r). Отримали закон Ома для замкнутого ланцюга: I(R r). (3) Різниця потенціалів φ з урахуванням () і (3) може бути виражена формулою ξr φ φ. R r При розмиканні ключа (R =, а I = 0) φ φ =. Використовуючи закон Ома для замкнутого ланцюга, можна розрахувати опір r для неоднорідної ділянки за формулою U r, U = φ φ. (4) I Ідея роботи полягає у перевірці закону Ома для замкнутого ланцюга. З цією метою вимірюється падіння напруги U на опорі R циліндричного однорідного провідника при різних величинах сили струму I, що протікає по ділянці ланцюга. На підставі вимірювань U та I будується вольт-амперна характеристика провідника. Величина опору провідника визначається як тангенс кута нахилу характеристики осі I. На рис. 3 наводиться вольт-амперна характеристика провідника: U R tgα. (5) ΔI
6 8 Встановлена графічна залежність між величинами U, I, R виражає закон Ома для однорідної U ділянки ланцюга: ΔI ΔU I Рис. 3. Вольт-амперна характеристика провідника Δφ = U = IR. (6) У разі циліндричного однорідного провідника з діаметром d, довжиною l і питомим електроопіром ρ величина R може бути визначена формулою l 4l R ρ ρ. (7) S πd ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Завдання I. Дослідження вольт-амперної характеристики провідника. Скласти таблицю вимірювань (табл.). Таблиця I, ма U, Ст. Віджати кнопковий перемикач (вимір U). 3. Вивести рухомий кронштейн 4 у середнє положення (l = 5 см). 4. Увімкнути встановлення в мережу. 5. Регулятором струму встановити мінімальне значення сили струму. 6. Записати показання вольтметра та амперметра у табл.. 7. Збільшуючи силу струму регулятором, зняти залежність U від I (5 0 значень). 8. Побудувати вольт-амперну характеристику. 9. Обчислити за допомогою графіка опір провідника за формулою (5). 0. Знаючи опір провідника R, за формулою (7) визначити питомий електроопір ρ. Діаметр провідника d = 0,36 мм. Зробити висновок.
7 9 Завдання ІІ. Дослідження впливу опору ділянки ланцюга на величину падіння напруги на ділянці. Скласти табл. вимірів. Таблиця l, см U, Ст. Віджати кнопковий перемикач (вимір U). 3. Встановити рухомий кронштейн у положення l = 0 см. 4. Включити установку в мережу. 5. Регулятором струму встановити силу струму 50 ма. 6. Записати у табл. показання вольтметра U та l. 7. Збільшуючи довжину провідника l, зняти залежність U від l, у своїй регулятором струму підтримувати значення I = 50 ма. 8. Побудувати графік залежності U від l. 9. Зробити висновок. Завдання ІІІ. Вивчення закону Ома для замкнутого ланцюга. Скласти табл. 3 вимірів. Таблиця 3 I, mа U, B R, Ом r, Ом, I(R + r), B 50. Віджати кнопковий перемикач (вимір U). 3. Встановити рухомий кронштейн у положення l = 5 см. 4. Включити установку в мережу. 5. Регулятором струму встановити силу струму 50 ма. 6. Записати показання вольтметра U у табл. Натиснути кнопковий перемикач (вимір ЕРС). У цьому відбувається розширення діапазону вимірів вольтметра. Ціна поділу вольтметра у схемі вимірювання ЕРС становить 0,5 В. Виміряти величину ЕРС () і записати в табл. Величину опору R взяти з результатів вимірювань завдання I. Результат записати в табл Розрахувати величину опору r для неоднорідної ділянки ланцюга за формулою (4). Результат записати у табл. 3.
8 0 0. Перевірити закон Ома для замкнутого ланцюга. І тому знайти значення I(R + r); отриманий результат порівняти з виміряним значенням.. Зробити висновок. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ. Сформулюйте закони Ома для замкнутого ланцюга та ділянки ланцюга. Який фізичний сенс ЕРС джерела? 3. Як виміряти ЕРС джерела, включеного до ланцюга? 4. Чому амперметри мають мале, а вольтметри дуже великий опір? 5. Яким умовам має задовольняти заземлюючий пристрій? Пояснити. 6. Якими величинами характеризується електричне поле? 7. Що таке напруженість електричного поля? 8. Що називається потенціалом? 9. Намалюйте схему паралельного та послідовного з'єднання двох джерел постійного струму. 0. З якою метою включають джерела струму послідовно? З якою метою з'єднують джерела струму паралельно? У яких одиницях вимірюються сила струму, щільність струму, різниця потенціалів, напруга, ЕРС, опір електричного струму, провідність? 3. Що таке питомий опір? 4. Від чого залежить питомий опір металевого провідника? 5. Як, знаючи потенціали, що відповідають двом сусіднім еквіпотенційним лініям та відстань між ними, знайти напруженість поля? 6. Встановіть зв'язок між потенціалом та напруженістю поля. 7. Зробіть висновок узагальненого закону Ома в інтегральній формі із закону Ома у диференційній формі. БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК. Детлаф А. А, Курс фізики: навч. посіб. для вузів/А. А. Детлаф, Б. М. Яворський М.: Вищ. шк., с. Трофімова Т. І. Курс фізики: навч. посіб. для вузів/Т. І. Трофімова М.: Вищ. шк., с. 3. Терентьєв Н. Л. Електрика. Електромагнетизм: навч. посіб. / Н. Л. Терентьєв Хабаровськ: Вид-во Хабар. держ. техн. ун-ту, с.
МОСКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «МАМІ» Кафедра фізики ЛАБОРАТОРНА РОБОТА.04 ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ПОСТОЯННОГО СТРУМУ Москва 00 м. Лабораторна работа.04 ВИВЧЕННЯ
Методичні вказівки до виконання лабораторної работы.1.7 ЕЛЕКТРИЧНИЙ ОПИР МЕТАЛІВ Анікін А.І., Фролова Л.М. Електричний опір металів: Методичні вказівки до виконання лабораторної
Визначення питомого опорупровідника. Вступ. Електричним струмом називають упорядкований рух заряджених частинок. Самі ці частки називають носіями струму. У металах та напівпровідниках
4. Лабораторна робота 22 ПЕРЕВІРКА СПРАВЕДЛИВОСТІ ЗАКОНУ ОМА. ВИЗНАЧЕННЯ ПІДДІЛЬНОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКА Цілі роботи: 1) перевірити справедливість закону Ома; 2) визначити питомий опір провідника.
3 Мета роботи: 1. Ознайомлення з деякими електровимірювальними приладами. 2. Знайомство з одним із методів вимірювання електроопорів. Завдання: визначити питомий електроопір хромонікелевого
Лабораторна робота Визначення внутрішнього опору та ЕРС джерела. Ціль: познайомитися з методами визначення характеристик джерела струму. Прилади та приладдя: джерело струму, що досліджується,
Лабораторна робота 3.4 ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОЇ ДІЛЯНКИ ЛАНЦЮГУ 3.4.1. Мета роботи Метою роботи є знайомство з комп'ютерним моделюванням ланцюгів постійного струму та експериментальне підтвердження
Міністерство освіти Російської ФедераціїСиктивкарський лісовий інститут (філія) Санкт-Петербурзької державної лісотехнічної академіїім. С. М. Кірова Кафедра фізики ПЕРЕВІРКА ЗАКОНУ ОМА Методичні
КАРТА СХЕМА ПРОРОБОТИ ТЕМИ ЗАКОНИ ПОСТОЯННОГО СТРУМУ РІВНЯННЯ НЕПРЕРИВНОСТІ ТА УМОВИ СТАЦІОНАРНОСТІ СТРУМІВ Характеристики струму Сила струму J Вектор щільності струму j Зв'язок J і j Закон Ома для неоднорідного
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3 Вивчення електропровідності металів Теоретичне введенняЕлектропровідність металів Якщо на кінцях провідника підтримується постійна різниця потенціалів, то всередині провідника
Постійний електричний струм Основні визначення Електричний струм упорядкований рух електричних зарядів (носія струму) під дією сил електричного поля. У металах носіями струму є
ЦІЛІ РОБОТИ Лабораторна робота 3 Вивчення узагальненого закону Ома та вимірювання електрорушійної сили методом компенсації 1. Вивчення залежності різниці потенціалів на ділянці ланцюга, що містить ЕРС, від сили
РОЗДІЛ II ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Лекція 0 Постійний електричний струм Запитання. Рух зарядів у електричному полі. Електричний струм. Умови виникнення електричного струму. Закон Ома для
ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Причини виникнення електричного струму Заряджені об'єкти є причиною не тільки електростатичного поляале ще й електричного струму. У цих двох явищах є
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА ВИВЧЕННЯ ЗАКОНУ ОМА. ВИЗНАЧЕННЯ ПІДДІЛЬНОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКА Мета роботи: вивчити залежність напруги на кінцях провідника від його довжини при постійній силі струму, що проходить
Сафронов В.П. 0 ПОСТОЯННИЙ СТРУМ - - Глава ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ.. Основні поняття та визначення Електричним струмом називається впорядкований рух зарядів. Вважається, що струм тече від плюса до
Розділ 9 Постійний електричний струм 75 Електричний струм, сила та щільність струму Електродинаміка це розділ електрики, в якому розглядаються процеси та явища, зумовлені рухом електричних струмів.
Постійний електричний струм Лекція 1 Зміст лекції: Електричний струм Зрівняння безперервності Електрорушійна сила 2 Електричний струм
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ КАЗАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра фізики ЛАНЦЮГИ ПОСТОЯННОГО СТРУМУ Лабораторна робота 78 Метод
Лабораторна робота 3 ВИВЧЕННЯ УЗАГАЛЬНОГО ЗАКОНУ ОМА ТА ВИМІРЕННЯ ЕЛЕКТРОДРУГУючої СИЛИ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦІЇ Мета роботи: вивчення залежності різниці потенціалів на ділянці ланцюга, що містить ЕРС, від сили
МІНОБРНАУКИ РОСІЇ федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти«Іркутський державний університет» (ФДБОУ ВПО «ІГУ») 4-5 Розрахунок параметрів
Закони постійного струму. Лекція 2.4. ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ 1. Причини електричного струму. 2. Щільність струму. 3. Рівняння безперервності. 4. Сторонні сили та Е. Д. С. 5. Закон Ома для неоднорідного
Лекція 8 Постійний електричний струм Поняття про електричний струм Електричний струм упорядкований (спрямований) рух електричних зарядів Розрізняють: Струм провідності (струм у провідниках) рух
ВИМІР ПРИДІЛЬНОГО ЕЛЕКТРОСПОРУТУ МЕТАЛЕВОГО ПРОВІДНИКА Мета роботи: 1. Перевірити закон Ома для однорідного провідника. 2. Перевірити лінійність залежності опору від однорідної довжини
3 Мета роботи: знайомство з методами вимірювання та розрахунку магнітного поля. Завдання: визначення постійного датчика Холла; вимір магнітного поля на осі соленоїда. Прилади та приладдя: касета ФПЕ-04,
ІІ. Постійний електричний струм 2.1 Характеристики електричного струму: сила та щільність струму Електричним струмом називається впорядкований рух електричних зарядів. Провідниками струму можуть бути
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «ТЮМЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНИЙ
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4 ВИВЧЕННЯ ЗАКОНУ ОМА ДЛЯ ДІЛЬНИЦЯ ЛАНЦЮГА, що містить ЕРС Мета роботи вивчення залежності різниці потенціалів на ділянці ланцюга, що містить ЕРС, від сили струму; визначення електрорушійної
Міністерство освіти та науки Російської Федерації Уральський федеральний університетімені першого Президента Росії Б. Н. Єльцина
10 ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. ЗАКОН ОМА Електричним струмом називається впорядкований (спрямований) рух заряджених частинок у просторі. У зв'язку з цим вільні заряди прийнято називати також
«ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ». Електричним струмом називають упорядкований спрямований рух заряджених частинок. Для існування струму необхідні дві умови: наявність вільних зарядів; Наявність зовнішнього
Лекція 4. ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Характеристики струму. Сила та щільність струму. Падіння потенціалу вздовж провідника зі струмом. Будь-який упорядкований рух зарядів називається електричним струмом. Носіями
Провідники в електростатичному полі E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Провідники в електростатичному полі Нейтральний провідник, внесений в електростатичне поле,
ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Лабораторна робота 1 ВИМІР ПРИДІЛЬНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКА Мета роботи: вивчення методу вимірювання опору з використанням амперметра та вольтметра; вимір
Лабораторна робота 0 ПОСТОЯННИЙ СТРУМ. ЗАКОН ОМА. Мета та зміст роботи Метою роботи є аналіз закону Ома для ділянки ланцюга, що містить провідник та джерело струму. Робота полягає у вимірі
Міністерство освіти Російської Федерації Томський полі технічний університетКафедра теоретичної та експериментальної фізики ВИВЧЕННЯ ЗАКОНУ ОМА Методичні вказівки до виконання віртуальної лабораторної
ЗАГАЛЬНА ФІЗИКА. Електрика. Лекції 8 9. ПОСТОЯННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ Поняття про електричний струм Умови виникнення та існування струму провідності Сила струму. Вектор щільності струму Рівняння безперервності
Лекція 1 Струм провідності. Закон Ома для однорідної ділянки ланцюга. Паралельне та послідовне з'єднання провідників Струм провідності. Щільність струму. Сила струму Визначення. Струм провідності називається
Лабораторна робота 4 Дослідження характеристик джерела постійного струму Методичний посібник Москва 04 р. . Мета лабораторної роботи Дослідження характеристик джерела постійного струму, визначення
Лабораторна робота 2 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИХ ПОЛІВ Мета роботи знайти та побудувати еквіпотенційні поверхні та силові лінії електричного поля між двома електродами довільної форми; визначити
Міністерство освіти Республіки Білорусь Установа освіти «МОГИЛІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВА» Кафедра фізики ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ПОСТОЯННОГО СТРУМУ. ВИМІР ОПОРУ МОСТИКОМ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ КАЗАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра фізики, електротехніки та автоматики Лабораторна робота 31 «МОСТОВИЙ МЕТОД
ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО ДІЛЯНКУ ЛАНЦЮГУ Залежність щільності струму від швидкості дрейфу вільних зарядів. S k I Щільністю струму називається вектор, який визначається співвідношенням Рис. 1 j I S k, (1) де I сила
Федеральне агентство з освіти Державна освітня установа вищої професійної освіти «Тихоокеанський державний університет» ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКТИВНОСТІ КАТУШКИ Методичні
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 73 ВИЗНАЧЕННЯ ПІДДІЛЬНОГО ОПОРУ МЕТАЛЕВОГО ПРОВІДНИКА 1. Мета та зміст роботи. Метою роботи є ознайомлення з методом вимірювання питомого опору металевих
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3-7: ВИМІР ЕЛЕКТРОДРУЖУючих СИЛ ГАЛЬВАНІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦІЇ Студент група Допуск Виконання Захист Мета роботи: ознайомлення з методами компенсації та застосування
Мета роботи: познайомитися з одним із методів вимірювання електричного опорурезисторів. Перевірити правила складання опорів за різних способів з'єднання резисторів. Завдання: зібрати схему
1 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1 ВИМІР ЕЛЕКТРОДРУЖУВАЛЬНОЇ СИЛИ МЕТОДОМ КОМ- ПЕНСАЦІЇ МЕТА РОБОТИ: вивчити компенсаційний метод вимірювання ЕРС джерела. Виміряти ЕРС гальванічного елемента. ПРИЛАДИ ТА ПРИЛАДДЯ:
МІНОБРНАУКИ РОСІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «Ухтинський державний технічний університет» (УДТУ) 8 Визначення електропровідності
Лабораторна робота 2.4. Застосування закону Ома для ланцюгів постійного струму (див. також с.106 «Практикума») 1 Експериментальні завдання, поставлені в роботі: визначити значення двох невідомих опорів
ФЕДЕРАЛЬНА АГЕНЦІЯ З ОСВІТИ ДЕРЖАВНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ОСВІТИ «САМАРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ» Кафедра «Общая
1 4 Електромагнітна індукція 41 Закон електромагнітної індукції Правило Ленца У 1831 р. Фарадей відкрив одне з найбільш фундаментальних явищ в електродинаміці явище електромагнітної індукції: у замкнутому
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ федеральна державна бюджетна освітня установа вищої освіти"Курганський державний університет" Кафедра "Загальна фізика"
Тема 12. Постійний електричний струм 1. Електричний струм і сила струму Вільні носії заряду (електрони та/або іони), що є в речовині, у звичайному стані рухаються хаотично. Якщо створити зовнішнє
Федеральне агентство з освіти ГОУ ВПО Уральський державний технічний університет - УПІ ПОСТІЙНИЙ СТРУМ Питання для програмованого контролю з фізики для студентів усіх форм навчання всіх
РОБОТА 0 МОДЕЛЮВАННЯ ПЛОСКОПАРАЛЕЛЬНОГО ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОГО ПОЛЯ У ПРОВІДНИХ ЛИСТАХ Мета роботи. Отримати досвідченим шляхом картину рівного електричного потенціалупобудувати на ній лінії напруженості
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА N 5 ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ ПОСТОЯННОГО СТРУМУ МЕТА РОБОТИ 1. Отримання практичних навичок при роботі з найпростішими електровимірювальними приладами. 2. Вивчення законів протікання електричного
Московський державний університет ім. М.В.Ломоносова Фізичний факультет Кафедра загальної фізики Лабораторний пр а к т і к у м по щ ф і з і к е (електрика і магнетизм) Лабораторна
Лекція 25 Постійний електричний струм. Сила та щільність струму. Закон Ома для однорідної ділянки ланцюга. Робота та потужність струму. Закон Джоуля Ленца. Закон Ома для неоднорідної ділянки ланцюга. Правила Кірхгофа.
Постійний електричний струм Сила струму Щільність струму Електричний струм є впорядкованим рухом електричних зарядів Ці заряди називають носіями струму У металах і напівпровідниках носіями струму
3. Лабораторна робота 21 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОГО ПОЛЯ Цілі роботи: 1) експериментально досліджувати квазістаціонарне електричне поле, побудувати картину еквіпотенційних поверхонь та ліній
Іспит Рівняння безперервності або рівняння нерозривності (продовження) Факультативна вставка Як було зазначено вище, якщо розглядати замість заряду, що витікає з обсягу V заряду, який залишається
Лікаря робота Про розподіл питомого опору провідника. Вступ. Електричним струмом називають упорядкований рух заряджених частинок. Самі ці частки називаються носіями струму. У металах
Державна вища навчальний заклад«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ» Кафедра фізики ЗВІТ з лабораторної роботи 7 ДОСЛІДЖЕННЯ АПЕРІОДІЧНОГО РОЗРЯДУ КОНДЕНСАТОРА І ВИЗНАЧЕННЯ ЙОГО
Лабораторна робота.3 ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДЖЕРЕЛА СТРУМУ Мета роботи: вивчення залежностей струму, повної та корисної потужностей, коефіцієнта корисної дії джерела від опору навантаження;
ПОСТОЯННИЙ СТРУМ 2008 Ланцюг складається з джерела струму з ЕРС 4,5В та внутрішнім опором r=,5oм та провідників опором =4,5 Oм та 2= Oм Робота, виконана струмом у провіднику за 20 хв, дорівнює r ε
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5 ВИМІР ОПОРІВ ПРОВІДНИКІВ Мета роботи: вивчення методів вимірювання опорів, вивчення законів електричного струму в ланцюгах з послідовним і паралельним з'єднанням
ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО ДІЛЯНКУ ЛАНЦЮГУ Залежність щільності струму від швидкості дрейфу вільних зарядів. Щільністю струму називається вектор, який визначається співвідношенням Мал. 1 де сила струму на ділянці, площа
ЕЛЕКТРОСТАТИКА Лабораторна робота 1.1 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОГО ПОЛЯ МЕТОДОМ МОДЕЛЮВАННЯ Мета роботи: експериментальне дослідженняелектростатичного поля методом моделювання Устаткування.
\ Для вчителя фізикиПри використанні матеріалів цього сайту - та розміщення банера -ОБОВ'ЯЗКОВО!
Творча лабораторія на тему «Графічне вивчення закону Ома для повного ланцюга»
Матеріали надав:Юрій Максимов
email: [email protected]
Цілі уроку:
- дидактичні – створити умови для засвоєння нового навчального матеріалу, використовуючи метод дослідження;
- освітні - формувати поняття про ЕРС, внутрішній опір і струм короткого замикання.
- розвиваючі - Розвивати графічні вміння учнів, формувати навички поводження з джерелами струму.
- виховні - Щеплювати культуру розумової праці.
Тип уроку : урок засвоєння нового матеріалу
Обладнання: комплект «Електрика-1 та 2» із набору обладнання «L – мікро», джерело струму – плоска батарейка.
ХІД УРОКУ.
1.Оргмомент. (1-2 хв.)
2.Актуалізація знань. (5 хв.)
Для досягнення цілей сьогоднішнього уроку нам необхідно згадати раніше вивчений матеріал. У ході відповідей на запитання ми будемо записувати основні висновки та формули у зошитах та на дошці.
- Закон Ома для ділянки ланцюга та його графік.
- Поняття вольт – амперні характеристики.
- Поняття ЕРС, внутрішнього опору, струму короткого замикання Закон Ома для замкнутого ланцюга.
- Формула обчислення внутрішнього опору.
- Формула для обчислення ЕРС через силу струму та опору резисторів (завдання 2 на стор.40 після §11)
- Формула для обчислення ЕРС через напругу та опори резисторів.
Постановка навчального завдання. Формулювання теми та мети уроку.
- Виміряє ЕРС, внутрішній опір та струм короткого замикання декількома способами.
- Вивчити фізичне значення ЕРС.
- Знайти найточніший спосіб визначення ЕРС
Виконання роботи.
Перший спосіб - Прямий вимір ЕРС.
Засновано на законі Ома для замкнутого ланцюга, після перетворення якого отримаємо таку формулу:
U = E - I r.
При I = 0 отримаємо формулу розрахунку ЕРС: E = U . Вольтметр, підключений до затискачів джерела струму, показує значення ЕРС.
За показанням вольтметра, запишемо значення ЕРС: Е = 4,9 В і струм короткого замикання: Iк.з = 2, 6 А
Внутрішній опір обчислимо за такою формулою:
r = (E - U) / I = 1, 8 Ом
Другий спосіб - Непряме обчислення
1.по показанням амперметра.
Зберемо електричний ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних джерел струму, амперметра, резистора (спочатку 2 Ом, потім 3 Ом) і ключа, як показано на малюнку.
За формулою: r = (I2R2 - I1R1) / (I1 - I2) обчислимо внутрішній опір: r = 3 Ом
За формулою: Е = I1R1 - I1 r знаходимо ЕРС: Е = 6 ст.
За формулою Iкз. = Е/r визначаємо струм короткого замикання: Iкз = 2А.
2.за показаннями вольтметра.
За показаннями вольтметра та враховуючи значення опорів резисторів, отримаємо такі результати:
r = 1 Ом, Е = 3,8 В. Iкз = 3, 8 А.
Третій спосіб – графічне визначення.
У задачі 5 (стор.40) домашнього завдання питається побудувати графіки залежності сили струму від опору та електричної напруги від опору. Це завдання призводить до ідеї вивчення закону Ома для повного ланцюга через графік залежності величини, зворотній силі струму від зовнішнього опору.
Перепишемо цю формулу в іншому вигляді:
1/I = (R+r)/Е.
З цього запису видно, що залежність 1/I від R є лінійною функцією, тобто. Графіком є пряма.
Зберемо електричний ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних джерел струму, амперметра, резистора і ключа. Змінюючи резистори, запишемо їх значення та показання амперметра до таблиці. Обчислюємо величину, зворотну силі струму.
I (Ом) | |||||
Побудуємо графік залежності величини, зворотній силі струму від зовнішнього опору та продовжимо його до перетину з віссю R.
Аналіз одержаного графіка.
- Точка А на графіку відповідає умові 1 / I = 0, або R = ∞, яка можлива при R = r
- Точка отримана при опорі R=0, тобто. вона показує струм короткого замикання.
- Відрізок АТ дорівнює суміопорів R+r
- Відрізок КД – це 1/I.
З перетвореної на початку роботи формули: 1 / I = (R + r) / Е, знаходимо:
1 / Е = (1 / I) / (R + r) = tg α
Звідси знаходимо ЕРС:
Е = сtg α = (АТ) / (КД)
Результати обчислень:
r = 1, 9 Ом, Е = 4, 92 В. Iкз = 2, 82 А.
Узагальнення результатів вимірів.
Спосіб вимірювання | Внутрішній опір | Значення ЕРС | Струм короткого замикання |
Основні висновки та аналіз результатів.
- ЕРС джерела струму дорівнює сумі падінь напруги на зовнішньому і внутрішньому ділянках ланцюга: Е = IR + Ir = Uзовніш + Uвнутр.
- ЕРС вимірюють високоомним вольтметром без зовнішнього навантаження: U = E при R .
- Струм короткого замикання небезпечний при малому значенні внутрішнього опору джерела струму.
- Точніші результати виходять при прямому вимірі та графічному визначенні.
- При виборі джерела живлення необхідно враховувати низку факторів, що визначаються умовами експлуатації, властивостями навантаження, часом розрядки.
Творча лабораторія на тему «Графічне вивчення закону Ома для повного ланцюга»
Сподобалось? Подякуйте, будь ласка, нам! Для Вас це безкоштовно, а нам – велика допомога! Додайте наш сайт у свою соціальну мережу:
Мета роботи:визначити внутрішній опір джерела струму та його ЕРС.
Обладнання:
Пояснення до роботи
Електричний струм у провідниках викликають звані джерела постійного струму. Сили, що викликають переміщення електричних зарядів усередині джерела постійного струму проти напрямку дії сил електростатичного поля, називаються сторонніми силами. Відношення роботи Астор. , що здійснюється сторонніми силами щодо переміщення заряду Qвздовж ланцюга, до значення цього заряду називається електрорушійною силою джерела (ЕРС):
ЕРС джерела вимірюється вольтметром, сила струму – амперметром.
Відповідно до закону Ома сила струму в замкнутому ланцюгу з одним джерелом визначається виразом:
Таким чином, сила струму в ланцюзі дорівнює відношенню електрорушійної сили джерела до суми опорів зовнішньої та внутрішньої ділянок ланцюга. Нехай відомі значення сил струмів I 1 і I 2 і падіння напруги на реостаті U 1 і U 2 . Для ЕРС можна записати:
= I 1 (R 1 + r) та
I 2 (R 2 + r)
Прирівнюючи праві частини цих двох рівностей, отримаємо
I 1 (R 1 + r) = I 2 (R 2 + r)
I 1 R 1 + I 1 r = I 2 R 2 + I 2 r
I 1 r – I 2 r = I 2 R 2 - I 1 R 1
Т.к. I 1 R 1 = U 1 і I 2 R 2 = U 2 , то можна останню рівність записати так
r(I 1 – I 2) = U 2 – U 1 ,
Завдання
Малюнок 1
За допомогою мультиметра визначте напругу батареї при розімкнутому ключі. Це і буде ЕРС батарейки
Замкніть ключ і виміряйте силу струму I 1 та напругу U 1 на реостаті. Запишіть показання приладів.
Змініть опір реостата та запишіть інші значення сили струму I 2 та напруги U 2 .
Повторіть вимірювання сили струму і напруги ще для 4 різних положень повзунка реостата і запишіть отримані значення таблицю:
Розрахуйте внутрішній опір за формулою:
Визначте абсолютну та відносну похибку вимірювання ЕРС (∆ℇ та δ
) та внутрішнього опору (∆r та δr) батарейки.
Контрольні питання
Сформулюйте закон Ома для повного кола.
Чому дорівнює ЕРС джерела при розімкнутому ланцюзі?
Чим зумовлений внутрішній опір джерела струму?
Чим визначається сила струму короткого замикання батареї?
Література
Робота розрахована на 2 години
Лабораторна робота №8
Тема: Визначення ЕРС та внутрішнього опору джерела напруги
Мета роботи:виміряти ЕРС та внутрішній опір джерела струму.
Обладнання:джерело живлення, дротяний резистор, амперметр, ключ, вольтметр, з'єднувальні дроти.
Пояснення до роботи
Схема електричного ланцюга показана малюнку 1. Як джерела струму у схемі використовується акумулятор чи батарейка.
Малюнок 1
При розімкнутому ключі ЕРС джерела струму дорівнює напрузі на зовнішньому ланцюзі. В експерименті джерело струму замкнутий на вольтметр, опір якого має бути набагато більшим за внутрішній опір джерела струму r. Зазвичай опір джерела струму мало, тому для вимірювання напруги можна використовувати вольтметр зі шкалою 0-6 і опором R в = 900 Ом. Так як опір джерела зазвичай мало, то дійсно R r. При цьому відмінність Е від U перевищує десятих часток відсотка, тому похибка вимірювання ЕРС дорівнює похибки вимірювання напруги.
Внутрішнє опір джерела струму можна виміряти побічно, знявши показання амперметра і вольтметра при замкнутому ключі.
Справді, із Закону Ома для замкнутого ланцюга отримуємо: Е=U+Ir, де U=IR – напруга зовнішнього ланцюга. Тому
Для вимірювання сили струму в ланцюзі можна використовувати амперметр зі шкалою 0 – 5 А.
Завдання
Зберіть електричний ланцюг згідно з малюнком 1.
Виміряйте вольтметром ЕРС джерела струму при розімкнутому ключі:
Запишіть клас точності вольтметра k v та межу вимірювання U max його шкали.
Знайдіть абсолютну похибку вимірювання ЕРС джерела струму:
Запишіть остаточний результат вимірювання ЕРС джерела струму:
Вимкніть вольтметр. Замкніть ключ. Виміряйте амперметром силу струму I ланцюга.
Запишіть клас точності амперметра k А та межу вимірювання I max його шкали.
Знайдіть абсолютну похибку вимірювання сили струму:
Розрахуйте внутрішній опір джерела струму за такою формулою:
Знайдіть абсолютну похибку вимірювання внутрішнього опору джерела струму:
Запишіть остаточний результат вимірювання внутрішнього опору джерела струму:
Результати вимірювань та обчислень занесіть до таблиці:
| Вимірювання ЕРС джерела струму | Вимірювання внутрішнього опору джерела струму |
||||||||||
| E = U, | k v , | U max | ∆E,% | Е+∆E,% | I,A | k A ,A | I max ,A | R,Ом | ∆R,Ом | ∆r,Ом | r+∆r,Ом |
Підготуйте звіт, він повинен містити: найменування теми та мети роботи, перелік необхідного обладнання, формули шуканих величин та їх похибок, таблицю з результатами вимірів та обчислень, висновок щодо роботи.
Усно дайте відповідь на контрольні питання.
Контрольні питання
Чому показання вольтметра при розімкнутому та замкнутому ключі різні?
Як підвищити точність виміру ЕРС джерела струму?
Який опір називають внутрішнім опіром?
Від чого залежить різницю потенціалів між полюсами джерела струму?
Література
Дмитрієва В. Ф. Фізика для професій та спеціальностей технічного профілю: підручник для освітніх установпоч. та середовищ. проф. освіти. – М.: Видавничий центр «Академія», 2014;
Самойленко П.І. Фізика для професій та спеціальностей соціально-економічного профілю: підручник для освітніх установ початкового та середнього проф. освіти. – М.: Видавничий центр «Академія», 2013;
Касьянов В.Д.Зошит для лабораторних робіт. 10 клас. - М: Дрофа, 2014.
Робота розрахована на 2 години
Лабораторна робота №9
Тема: Дослідження явища електромагнітної індукції
Мета роботи:вивчити явище електромагнітної індукції та властивості вихрового електричного поля, встановити та сформулювати правило визначення індукційного струму.
Обладнання:міліамперметр, котушка-моток, магніт дугоподібний, джерело живлення, котушка із залізним сердечником від розбірного електромагніту, ключ, з'єднувальні дроти.
Пояснення до роботи
Електромагнітною індукцією називається виникнення електрорушійної сили в провіднику при його переміщенні в магнітному полі в замкнутому провідному контурі внаслідок його руху в магнітному полі або зміни самого поля. Ця електрорушійна сила називається електрорушійною силою електромагнітної індукції. Під її впливом у замкнутому провіднику виникає електричний струм, який називається індукційним струмом.
Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея-Максвелла): ЕРС електромагнітної індукції в контурі пропорційно і протилежно за знаком швидкості зміни магнітного потоку крізь поверхню, натягнуту на контур:
Знак мінус у правій частині закону електромагнітної індукції відповідає правилу Ленца: при будь-якій зміні магнітного потоку крізь поверхню, натягнуту на замкнутий провідний контур, у контурі виникає індукційний струм такого напрямку, що його магнітне поле протидіє зміні магнітного потоку, що викликав індукційний струм.
Завдання
Самостійно вивчіть методична вказівказ виконання лабораторної роботи.
Підключіть котушку-моток до затискачів міліамперметра.
Спостерігаючи за показаннями міліамперметра, підводьте один із полюсів магніту до котушки, потім на кілька секунд зупиніть магніт, а потім знову наближайте його до котушки, всуваючи в неї.
Запишіть, чи змінювався магнітний потік, що пронизував котушку під час руху магніту? Під час його зупинки?
На підставі ваших відповідей на попереднє запитання зробіть та запишіть висновок про те, за якої умови в котушці виникає індукційний струм.
Про напрям струму в котушці можна судити з того, в який бік від нульового поділу відхиляється стрілка міліамперметра. Перевірте, однаковим чи різним буде напрямок індукційного струму в котушці при наближенні до неї та віддаленні від неї одного і того ж полюса магніту.
Наближайте полюс магніту до котушки з такою швидкістю, щоб стрілка міліамперметра відхилялася не більше ніж на половину граничного значення його шкали.
Повторіть той же досвід, але за більшої швидкості руху магніту, ніж у першому випадку. При більшій чи меншій швидкості руху магніту щодо котушки магнітний потік, що пронизує цю котушку, змінюється швидше? При швидкій чи повільній зміні магнітного потоку крізь котушку в ній виникав більший за модулем струм? На підставі вашої відповіді на останнє запитання зробіть і запишіть висновок про те, як залежить модуль сили індукційного струму, що виникає в котушці, від швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує цю котушку.
Зберіть електричний ланцюг:
Малюнок 1
Перевірте, чи виникає в котушці-мотці 1 індукційний струм у таких випадках:
б) при протіканні через котушку 2 постійного струму;
в) при збільшенні та зменшенні сили струму, що протікає через котушку 2 шляхом переміщення у відповідну сторону движка реостата.
11. У яких із перелічених у пункті 9 випадках змінюється магнітний потік, що пронизує котушку 1? Чому він змінюється?
12. Підготуйте звіт, він має містити: найменування теми та мети роботи, перелік необхідного обладнання, схеми дослідів, висновок щодо роботи.
13. Усно дайте відповідь на контрольні питання.
Контрольні питання
Чому для виявлення індукційного струму замкнутий провідник краще брати у вигляді котушки, а не одного витка дроту?
Сформулюйте закон електромагнітної індукції.
Назвіть прилади та пристрої, робота яких ґрунтується на індукційних струмах.
У чому явище електромагнітної індукції?
Зміна яких фізичних величинможе призвести до зміни магнітного потоку?
Література
Дмитрієва В. Ф. Фізика для професій та спеціальностей технічного профілю: підручник для освітніх установ поч. та середовищ. проф. освіти. – М.: Видавничий центр «Академія», 2014;
Самойленко П.І. Фізика для професій та спеціальностей соціально-економічного профілю: підручник для освітніх установ початкового та середнього проф. освіти. – М.: Видавничий центр «Академія», 2013;
Касьянов В.Д.Зошит для лабораторних робіт. 10 клас. - М: Дрофа, 2014.
Робота розрахована на 2 години
Лабораторна робота №10
Урок вивчення нового матеріалу для 10 класу з дослідницьким завданням на тему "Закон Ома для повного ланцюга". При поясненні нової темиучні беруть участь у обговоренні питань, роблять записи у зошитах як опорного конспекту, самостійно експериментують лабораторні завдання і заповнюють таблицю.
Завантажити:
Попередній перегляд:
Дослідницькі завдання на уроці фізики на тему
"Закон Ома для повного ланцюга"
Клас: 10
Тривалість: 45 хв
Вчитель: Бойтунова О.В.
Обладнання: комп'ютер, презентація до уроку, таблиці, робочі листи.
Прилади: Джерела живлення, реостати, амперметри, вольтметри, ключі,
сполучні дроти.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу
Форми роботи учнів: при поясненні нової теми учні беруть участь в обговоренні питань, роблять записи у зошиті у вигляді опорного конспекту, самостійно заповнюють таблицю та закріплюють отримані знання.
План уроку
- Повторення вивченого матеріалу (5 хв);
- Актуалізація знань (2 хв);
- Вивчення нового матеріалу (25 хв);
- закріплення нового матеріалу (5 хв);
- Підбиття підсумків (2 хв);
- Рефлексія (2 хв).
- Домашнє завдання, коментарі (2 хв).
Девіз: "Щоб пізнати, потрібно навчитися спостерігати!"
Хід уроку:
1. Організаційний момент:
(1-2хв).
Добрий день. Сьогодні тема нашого уроку: Сторонні сили. ЕРС.
Закон Ома для повного кола. Як епіграф до уроку я взяла слова Георга Ома:
«
Так, електрика - мій задушевний друг,
Зігріє, розважить, додасть світла».
Мета уроку: Ввести поняття електрорушійної сили, роз'яснити зміст закону Ома для повного замкнутого ланцюга.
2. Повторення матеріалу:(5 хв) Для виявлення лідерів та повторення пройденого матеріалу діти вирішують тест. Запитання до тесту показані на екрані через проектор. Вийдіть уперед, хто відповів найбільше: вони будуть лідерами груп.
А зараз ми розділимося на 3 групи. Лідери виберіть собі команду, з якою ви вестимете дослідницьку роботу.
3. Робота у групах:(15 хв) (групи проводять експерименти та повідомляють класу про його результати), але перед тим як виконати дослідження вчитель нагадує проправил техніки безпеки.
1. Досвід №1. «Дослідження Закону Ома для ділянки ланцюга»
Хід роботи:
Зібрати базовий ланцюг. Рухаючи повзунок реостата визначити значення сили струму і напруги в ланцюзі, показання занести до таблиці (5 значень). За даними таблиці побудувати графік та зробити висновок.
I, A | U, B |
2. Досвід №2. «Дослідження Закону Ома для повного ланцюга»
Обладнання: Джерело живлення, реостат, амперметр, вольтметр, ключ, з'єднувальні дроти.
Хід роботи:
Зберіть електричний ланцюг.
Перевірте надійність електричних контактів, правильність підключення амперметра та вольтметра.
Виконайте роботу ланцюга при розімкнутому і замкнутому ключі. Уважно перегляньте показання вольтметра.
Зніміть показання амперметра та вольтметра при замкнутому ключі.
Запишіть результати вимірювань, побудуйте графік та зробіть висновок.
4. Робота з підручниками:(15 хв) учні самостійно заповнюють таблицю, використовуючи літературу та довідники з фізики.
Доповнення вчителя:ЕРС дорівнює сумі падінь напруги на зовнішньому та внутрішньому ділянці ланцюга. Напруга на окремих ділянках ланцюга можна знайти за законом Ома для ділянки ланцюга.
5. Висновок: (5 хв) Можна підбити підсумки. Ви самі досліджуючи довели існування сторонніх сил і підтвердили, що вони виконують роботу. Довели, що джерело має опір, а також він характеризується постійною величиноюзваної ЕРС. Тепер можна створювати найпростіші гальванічні елементи. Групи ще раз повторюють основні висновки та формулюють закон Ома.
6. Рефлексія учнів:(2 хв).
7. Запишемо домашнє завдання: (2 хв) § 109, 110, Створіть гальванічний елемент, використовуючи як кислотного середовищаяблуко, лимон, солоний помідор або огірок. І порівняйте ЕРС, що створюється кожним джерелом.
Коментар: Урок супроводжується показом презентації.
додаток
Група №_______________
Лідер ______________________________________________
Закон Ома для ділянки ланцюга | Закон Ома для повного ланцюга |
1.
Досвід №1 Закон Ома для ділянки ланцюга. | 1. Досвід № 2 Закон Ома для повного кола. |
2.
Які величини пов'язує Закон Ома на ділянці ланцюга? | 2. Які величини пов'язує Закон Ома для повного кола? |
3. Напишіть одиниці виміру цих величин. | 3. Напишіть одиниці виміру цих величин. |
4.
Формула Закон Ома для ділянки ланцюга: | 4. Форма Закону Ома для повного ланцюга: |
5.
| 5. Як формулюється закон Ома? |
5. Вольтамперна характеристика | 5.
Вольтамперна характеристика |
6.
Сьогодні на уроці я
| 6.
Сьогодні на уроці я
|
Лабораторна робота.
Вивчення закону Ома для повного кола.
Мета роботи:
Виміряти ЕРС та внутрішній опір джерела струму.
Обладнання:
Джерело живлення (випрямляч). Реостат (30 Ом, 2 А). Амперметр. Вольтметр. Ключ. З'єднувальні дроти.
Експериментальне встановлення показано на фото 1.
До джерела струму 1 підключаємо реостат 2, амперметр 3 ключ 4.
Безпосередньо джерела струму підключаємо вольтметр 5.
Електрична схема даного ланцюга наведена малюнку 1.
Відповідно до закону Ома, сила струму в замкнутому ланцюгу з одним джерелом струму визначається виразом
У нас IR=U – падіння напруги на зовнішній ділянці ланцюга, яке вимірюється вольтметром при включеному ланцюзі.
Формулу (1) запишемо так
Можна знайти ЕРС та внутрішній опір джерела струму використовуючи значення струму та напруги двох дослідів (наприклад 2 та 5).
Запишемо формулу (2) для двох дослідів.
З рівняння (4) знаходимо
І для будь-якого досвіду за формулою (2) знаходимо Е. Д.С.
Якщо замість реостату взяти резистор опором порядку 4 Ом, то внутрішній опір джерела можна знайти за допомогою формули (1)
Порядок виконання.
Зібрати електричний ланцюг. Виміряти вольтметром ЕРС джерела струму при розімкнутому ключі К. Замкніть ключ К. Встановлюючи за допомогою реостата силу струму в ланцюзі: 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8 А. Запишіть показання вольтметра кожного значення сили струму. Розрахуйте внутрішній опір джерела струму за формулою (3).
Знайдіть середнє значення rср.
Значення ε, I, U, r, rср. запишіть до таблиці.
Клас точності шкільних приладів 4% (т. е. к=0,04.) Таким чином абсолютна похибка при вимірюванні напруги та ЕРС дорівнює
похибка при вимірі сили струму
Запишіть остаточний результат виміру ε
Знайдіть відносну похибку вимірювання внутрішнього опору джерела струму,
Знайдіть абсолютну похибку вимірювання внутрішнього опору
Запишіть остаточний результат вимірювання r
rср ±Δr=….
Знайдіть внутрішній опір джерела за формулою (5) Замінивши в ланцюгу реостат на резистор і використовуючи формулу (6), знайдіть внутрішній опір джерела струму.
Вимоги до звіту:
Назва та мета роботи. Намалювати схему електричного кола. Написати розрахункові формули та основні розрахунки. Заповнити таблицю. Намалювати графік U=f(I) (з огляду на, що з I=0 U=ε)
Відповіді на запитання:
1. Сформулювати закон Ома для повного кола.
2. Що таке ЕРС?
3. Від чого залежить ККД ланцюга?
4. Як визначити струм короткого замикання?
5. У якому разі КПЛ ланцюга має максимальне значення?
6. У якому разі потужність на зовнішньому навантаженні максимальна?
7. У провіднику опором 2 Ом, підключеному до елемента з ЕРС 2,2 B, йде струм силою 1 A. Знайдіть струм короткого замикання елемента.
8. Внутрішній опір джерела 2 Ом. Сила струму в ланцюгу 0,5 А. Напруга на зовнішній ділянці ланцюга 50 В. Визначте струм короткого замикання.
