Лабороторная работа №3-7: измерение электродвижущих сил гальванических элементов методом компенсации



бет2/3
Дата18.04.2024
өлшемі0,9 Mb.
#201013
1   2   3
Байланысты:
3 7 IZMERENIE ELEKTRODVIZhUSchIKh SIL GAL VANIChESKIKh ELEMENTOV METODOM KOMPENSATsII

= 2.0366 В .


n

Передвигая контакт С, добьемся такого его положения D, чтобы ток через гальванометр отсутствовал. Тогда по второму
n


закону Кирхгофа для контура
n
ГDА получим:
I2 (rn + rг + R) − I1RAD = −ε ,

где rn - внутреннее сопротивление нормального элемента; RAD - сопротивление участка AD. Но так как I2 = 0 , то
I1RAD = ε . (8)
n

Ток через участок AB остается прежним, так как в цепи AГD тока нет. Разделив выражение (7) на (8), получим:
ε = ε RAC
x n RAD

Так как проволока на участке калиброванная, т.е. имеет одинаковое сечение и удельное сопротивление, то отношение сопротивлений проволоки можно заменить отношением их длин. Тогда
ε = ε L1 , (9)



где


L1 и
x n L2
L - длины участков AC и AD в произвольных единицах. Зная и, измерив АС и AD, по формуле (9) можно




2 n


определить искомое ЭДС x .
Следует обратить внимание на то, что в данной работе гальванометр регистрирует отсутствие тока, а не измеряет его, поэтому точность компенсации не зависит от класса точности прибора, а зависит только от его чувствительности.
В качестве эталона ЭДС используется ртутно-кадмиевый нормальный элемент Вестона. Ввиду постоянства ЭДС нормального элемента, её удобно сравнивать с другими неизвестными ЭДС.

Рис. 2 Внешний вид лабораторной установки


Упражнение 1. Определение электродвижущей силы гальванического элемента методом компенсации


Выполнение работы


Студент группа
Допуск Выполнение Защита


Цель работы: ознакомление с методами компенсации и применение этого метода для измерения электродвижущей силы гальванического элемента в электрической цепи.
Приборы и принадлежности: установка для определения ЭДС неизвестного элемента тока (рисунок установки можете не делать)
Упражнение 1. Определение электродвижущей силы гальванического элемента методом компенсации

  1. Таблица
Таблица 1



N опыта

L1 ,
мм



ΔL1

L2 ,
мм



ΔL2

ε
n

Δε
n

ε
x

Δε
x

Δε
x
ε
x

1

47

0,05

33

0,05

2,0366

0,0005

2,9006

0,0005

0,1128

2

49

35

2,8512

3

46

34

2,7554



пункт 7) ∆Ɛn=0,0005
пункт 8)

Ɛх1=2,0366*47/33=2,8333 В
Ɛх2=2,0366*49/35=2,8512 В
Ɛх3=2,0366*46/34=2,7554 В
пункт 9)
х>=(2,8333+2,8512+2,7554)/3=2,8133 В
пункт 10)
S< Ɛх >=0,0738 В
пункт 11)
∆Ɛх=0,0738*4,3=0,3173 В
пункт 12)
∆Ɛх/<Ɛх>=0,3173/2,8133=0,1128
пункт 13)
Ɛх= 2,8133± 0,3173 В

ВЫВОД
ознакомились с методами компенсации и применили этот метод для измерения электродвижущей силы гальванического элемента в электрической цепи.

Контрольные вопросы

  1. Электрический ток, основные характеристики постоянного тока: сила тока и плотность тока.

  2. Дайте определение ЭДС, падения напряжения. Укажите единицы их измерения и раскройте их физический смысл.

  3. Сопротивление участка цепи, зависимость сопротивления металлического проводника от его геометрических размеров и температуры.

  4. Сформулируйте законы Ома для различных участков цепи.

  5. Сформулируйте законы Кирхгофа и правила их применения для расчёта цепей постоянного тока.

4. Работа и мощность электрического тока.


Основные теоретические сведения



Сила тока
Силой постоянного тока называется скалярная величина, равная отношению заряда q протекающего через
поперечное сечение проводника за время t , к величине этого промежутка времени:

где I (и) - сила тока, [I ] =


A, Ампер;
I = q

t


q (ку) - заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t , Кл. (за направление тока приняли направление движения положительных зарядов)

Электродвижущая сила

Электродвижущей силой (ЭДС) (е) на участке цепи называется величина, равная отношению

работы сторонних сил
Aстор
по перемещению единичного положительного заряда q на данном

участке цепи, к величине этого заряда:


Aстор
,
q

где (е) - ЭДС (электродвижущая сила) источника тока, В, Вольт
Напряжение на участке цепи

Напряжением
U (у) на участке цепи называется величина, равная отношению суммарной работы кулоновских
Aкул и



сторонних сил
Aстор
по перемещению единичного положительного заряда q на данном участке цепи, к величине этого
Aкул + Aстор

заряда:


где U (у) - напряжение на участке цепи, В, Вольт
U = ,

q

Закон Ома для участка электрической цепи

где I (и) - сила тока, [I ] =


A, Ампер;
I = U
R

U (у) - напряжение на участке цепи, В, Вольт;
R (эр) - сопротивление участка цепи, Ом, Ом


Закон Ома для замкнутой электрической цепи

ε
I = R + r
где (е) - ЭДС (электродвижущая сила) источника тока,
ε = В , Вольт;
 

R(эр) - внешнее сопротивление цепи, Ом;
r (эр) - внутреннее сопротивление цепи (сопротивление источника тока), Ом.
(ток во внешней цепи течёт от положительного полюса источника тока к отрицательному полюсу (см. рис.))


Зависимость сопротивления проводника от его геометрических размеров

R = ρ l ,

S


где R
(эр) - сопротивление участка цепи, Ом;
ρ (ро)- удельное сопротивление проводника, Ом . м; Ом – метр;
l (эль) - длина проводника, м;
S (эс) - площадь поперечного сечения проводника, м2.

Работа постоянного тока на участке электрической цепи.



A = qU = IUt
где A- работа тока, Дж;
U
- напряжение на данном участке цепи, В
q - заряд, прошедший по данному участку цепи за время t , Кл;
I - сила тока, А;
t - время протекания тока на данном участке цепи, с.
Мощность постоянного тока на участке цепи

P = IU
где P
(пэ) - мощность тока, Вт, Ватт;
U (у) - напряжение на данном участке цепи, В;
I (и) - сила тока на участке цепи, А.
Закон Джоуля – Ленца

(позволяет определить количество теплоты, которое выделяется в проводнике при прохождении по нему электрического тока)
Q = I 2 Rt
где Q (ку)- количество теплоты, выделившейся на участке цепи, Дж;
I - сила тока, А;
R- сопротивление участка цепи, Ом;
t - время протекания тока на данном участке цепи, с
Полезная работа источника тока

Aполезная
где q - заряд, прошедший через источник тока, Кл;
= qUист
= IUистt

Uист = ε

  • Ir = IR



- напряжение на клеммах (или полюсах) источника тока, оно же равно

падению напряжения во всей внешней цепи, В;
- ЭДС источника тока, В;
I - сила тока, текущего через источник тока, (она равна силе тока в неразветвлённом участке цепи), А;
R - сопротивление участка цепи, Ом.
Затраченная (или полная) работа источника тока

Aзатраченная
=
= Iεt



где
Aзатраченная
- затраченная работа источника тока, Дж;

q - заряд, прошедший через источник тока, Кл;
I - сила тока, текущего через источник тока, А;
- ЭДС источника тока, В.

Затраченная (или полная) мощность источника тока

Pзатраченная =
Aзатраченная t
=

где Pзатраченная - затраченная мощность источника тока, Вт, Ватт;
Aзатраченная - затраченная работа источника тока, Дж;
t - время прохождения тока через источник, с;
I - сила тока, текущего через источник тока, А;
- ЭДС источника тока, В.


Полезная мощность источника тока

Pполезная =
Aполезная t
= IU
ист

где Pполезная - полезная мощность источника тока, Вт, Ватт;
Aполезная - полезная работа источника тока, Дж;
t - время прохождения тока через источник, с;
I - сила тока, текущего через источник тока, А;
Uист = ε Ir = IR - напряжение на клеммах (или полюсах) источника тока, оно же равно падению

напряжения во всей внешней цепи, В.


КПД источника тока



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет