Вымярэнне ЭРС і ўнутранага супраціўлення крыніцы току

Мэта: вымераць ЭРС і ўнутранае супраціўленне крыніцы пастаяннага току.

Абсталяванне: гальванічны элемент (батарэйка 1,5–4,5 В); вальтметр; амперметр; рэастат; ключ; злучальныя правады.

Вывад разліковых формул

Згодна з законам Ома для поўнага ланцуга ЭРС calligraphic E крыніцы току, яго ўнутранае супраціўленне r, сіла току I ў ланцугу і супраціўленне R знешняга ўчастка ланцуга звязаны суадносінамі calligraphic E = IR + Ir.

З улікам таго, што напружанне на знешнім участку ланцуга U = IR, атрымаем:

calligraphic E = U + Ir.

Калі выканаць непасрэдныя вымярэнні сілы току I1 і I2 і напружання U1 і U2 пры двух розных значэннях супраціўлення знешняга ўчастка ланцуга, то атрымаем сістэму, якая складаецца з двух ураўненняў:

open curly brackets table attributes columnalign left end attributes row cell calligraphic E equals U subscript 1 plus I subscript 1 r comma end cell row cell calligraphic E equals U subscript 2 plus I subscript 2 r. end cell end table close

Адсюль унутранае супраціўленне крыніцы пастаяннага току r equals fraction numerator U subscript 2 minus U subscript 1 over denominator I subscript 1 minus I subscript 2 end fraction, а яго ЭРС calligraphic E equals fraction numerator I subscript 1 U subscript 2 minus I subscript 2 U subscript 1 over denominator I subscript 1 minus I subscript 2 end fraction.

Замест рэастата можна выкарыстаць два рэзістары, супраціўленні R1 і R2 якіх вядомыя. Тады формулы для разліку ўнутранага супраціўлення r і ЭРС calligraphic E крыніцы пастаяннага току набудуць выгляд:

r equals fraction numerator I subscript 2 R subscript 2 minus I subscript 1 R subscript 1 over denominator I subscript 1 minus I subscript 2 end fraction; calligraphic E equals fraction numerator I subscript 1 I subscript 2 left parenthesis R subscript 2 minus R subscript 1 right parenthesis over denominator I subscript 1 minus I subscript 2 end fraction.

Парадак выканання работы

Мал.
Мал. 231

1. Збярыце электрычны ланцуг па схеме, паказанай на малюнку 231. Пры разамкнутым ключы праверце надзейнасць кантактных злучэнняў і правільнасць падключэння электравымяральных прыбораў.

2. Правядзіце не менш за шэсць вымярэнняў сілы току і напружання на знешнім участку ланцуга пры розных становішчах рухомага кантакту рэастата. Вылічыце ўнутранае супраціўленне r і ЭРС calligraphic E крыніцы пастаяннага току для кожнай пары вынікаў вымярэнняў.

3. Вылічыце сярэднія значэнні ўнутранага супраціўлення open angle brackets r close angle brackets і ЭРС open angle brackets calligraphic E close angle brackets крыніцы току.

Вынікі вымярэнняў і вылічэнняў запішыце ў табліцы ў сшытку.

№ доследу U, В I, А r, Ом open angle brackets r close angle brackets, Ом calligraphic E, В open angle brackets calligraphic E close angle brackets, В
1            
2    
...        

4. Пабудуйце графік залежнасці напружання U на знешнім участку ланцуга ад сілы току I ў ланцугу. Працягніце графік да перасячэння з каардынатнымі восямі. Па графіку вызначце ЭРС calligraphic E крыніцы току. Выка рыстоўваючы даныя графіка, вызначце ўнутранае супраціўленне r крыніцы току.

З графіка і ўраўнення calligraphic E = U + Ir вынікае, што пры I = 0 (ланцуг раза мкнуты) calligraphic E = U; пры U = 0 сіла току ў ланцугу максімальная, і ўнутранае супраціўленне крыніцы току можна вызначыць па формуле r equals calligraphic E over I subscript max.

5. Пры разамкнутым ключы падключыце вальтметр да крыніцы току і вымерайце яе ЭРС calligraphic E.

6. Параўнайце вынікі вылічэння сярэдняга значэння ЭРС calligraphic E крыніцы току (п. 3), вызначэння ЭРС calligraphic E па графіку (п. 4) і прамых вымярэнняў ЭРС calligraphic E (п. 5).

7. Вылічыце абсалютную хібнасць increment calligraphic E і адносную хібнасць straight epsilon subscript calligraphic E прамых вымярэнняў ЭРС крыніцы току: straight epsilon subscript calligraphic E equals increment subscript straight и calligraphic E plus increment subscript straight о calligraphic E, straight epsilon subscript calligraphic E equals fraction numerator increment calligraphic E over denominator calligraphic E end fraction. Запішыце вынікі прамых вымярэнняў ЭРС крыніцы току ў выглядзе:

calligraphic E equals left parenthesis calligraphic E plus-or-minus increment calligraphic E right parenthesis space straight В; straight epsilon subscript calligraphic E equals percent sign.

Кантрольныя пытаннi

1. Чаму адрозніваюцца паказанні вальтметра, падключанага да крыніцы току, пры разамкнутым і пры замкнутым ключы?

2. Ад чаго залежыць магутнасць току на знешнім участку ланцуга для дадзенай крыніцы току?

3. Як змяняецца каэфіцыент карыснага дзеяння крыніцы току пры павелічэнні даўжыні актыўнай часткі рэастата?

Суперзаданне

Выкарыстоўваючы вынікі, атрыманыя пры выкананні дадзенай работы, вызначце максімальную магутнасць току на знешнім участку поўнага ланцуга.