Лабораторная_работа_2_3_aeb402bac638e37193345c57a4443791. Компенсационный метод определения электродвижущей силы источника тока

• Название: Компенсационный метод определения электродвижущей силы источника тока
• Дата: 26.09.2021
• Размер: 1.42 Mb.
• Имя файла: Лабораторная_работа_2_3_aeb402bac638e37193345c57a4443791.docx
• Тип: Лабораторная работа; #237149

Лабораторная работа 2.3
КОМПЕНСАЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА
Цель работы: Экспериментально определить ЭДС неизвестного источника тока с помощью компенсационного метода.
Методика измерений
Дана электрическая цепь, схема которой представлена на рис. 1. Здесь ab — реохорд — тонкая длинная однородная проволока. По ней может скользить подвижный контакт c. Сопротивление реохорда R. ЭДС источника и его внутреннее сопротивление r. По реохорду течет ток

.
Падение напряжения между точкамиbc , где — сопротивление участка bc. Дополним схему гальваническим элементом с ЭДС и нульгальванометром Г (рис. 2). Участок цепи b cb можно рассматривать как два источника, соединенные параллельно. ЭДС одного источника равна , а второго — падению напряжения между точками b и c. Если , ток потечет от c к b через источник и стрелка нульгальванометра отклонится в одну сторону. Если же, > U_bc ток потечет от b к c и стрелка нульгальванометра отклонится в другую сторону.

I Рис. 1. Рис. 2.

Поскольку , то, перемещая подвижный контакт, можно найти точку такую, что = U_bc и ток на участке b c (через нульгальванометр) будет равен нулю. В этом случае ЭДС элемента компенсируется падением напряжения U_bc, т. е. , где R₁ — сопротивление участка реохорда при условии компенсации. Если вместо включить другой элемент с ЭДС , то, рассуждая аналогично, получим . Тогда . Здесь и — длины участков реохорда, соответствующие сопротивлениям и .

Используя вместо элемента нормальный элемент Вестона, ЭДС которого известна и равна , можно из последнего равенства определить ЭДС неизвестного элемента , а именно

, (2.3.1)

где — длина участка реохорда bc, на котором падение напряжения компенсирует ЭДС неизвестного источника тока. — длина участка bc, на котором падение напряжения компенсирует ЭДС ε₀ известного источника тока нормального элемента Вестона.
Порядок выполнения работы

1. 
   Ознакомьтесь с принципиальной схемой лабораторной установки, проверьте правильность ее сборки (рис. 3).
   

Рис. 3. Принципиальная схема лабораторной установки.

— элемент Вестона, — исследуемый элемент, — источник постоянного тока, Г — нульгальванометр, К₁ — ключ, К — двойной ключ, ab— реохорд.

2. Ключ К₁ (рис. 4) поставьте в нейтральное положение.

K K1 b a Г ε εx ε0

Рис. 4. Общий вид лабораторной установки

— элемент Вестона, — исследуемый элемент, — источник постоянного тока, Г — нульгальванометр, К₁ — ключ, К — двойной ключ, ab— реохорд.

3. Включите в сеть источник постоянного тока .

4. Ключом К₁ включите в цепь элемент . Замыкая на очень короткое время ключ К и перемещая подвижный контакт , добейтесь отсутствия тока через гальванометр. Запишите в таблицу значение .

5. Ключом К₁ включите в цепь элемент . Замыкая на очень короткое время ключ К и перемещая подвижный контакт , добейтесь отсутствия тока через гальванометр. Запишите в таблицу значение .

6. Повторите измерения (п. 4–5) не менее 5 раз и занесите данные в таблицу 1.

Таблица 1

№ измерения	, мм	, мм	, В	, В
1
2
3
4
5
Среднее значение

7. 
   Рассчитайте среднее значение ЭДС по формуле для средних значений и , а затем рассчитайте абсолютную и относительную погрешности значений ЭДС. Абсолютная погрешность определения ЭДС . В данной работе измерения, и проводятся с помощью миллиметровой шкалы с ценой деления 1 мм. Следовательно, абсолютная ошибка измерения составляет 0,5 мм.
   

Рассчитайте относительную погрешность по формуле .
Вопросы для самоконтроля.
1. Что называется электродвижущей силой (ЭДС)?

2. Что такое сторонние силы?

3. Что такое электрический ток и что является его количественной мерой?

4. Что называется плотностью электрического тока?

5. Запишите закон Ома для замкнутой неоднородной цепи.

6. Для чего в работе используется нормальный элемент Вестона?

7. Каковы условия существования тока в электрической цепи?

8. Какова связь ЭДС, действующей в замкнутой цепи, с вектором напряженности поля сторонних сил?

9. Почему метод измерения ЭДС называется компенсационным? В чем физическая сущность метода?

10. Совершает ли работу электрическое поле при протекании тока по замкнутой цепи?