Электродвижущая
сила источника тока (сокращенно, ЭДС)
измеряется работой, совершаемой
сторонними силами при перемещении
единичного положения заряда внутри
источника тока, и выражается в вольтах
и обозначается символом E
:
E
(1.1)
Для данного
источника тока значение ЭДС
– величина
постоянная,
не зависящая от сопротивления цепи, в
которую данный источник включается.
Для поддержания
постоянного тока в электрической цепи
необходимо, чтобы разность потенциалов
(напряжение) на ее концах была неизменной.
Для этого используют источник электрической
энергии. Разность потенциалов на ее
полюсах образуется вследствие разделения
зарядов на положительные и отрицательные
сторонними силами (не электрического
происхождения). Когда цепь замыкается,
разделенные в источнике тока заряды
образуют электрическое поле, которое
перемещает заряды во внешней цепи
(внутри источника заряды движутся
навстречу полю под действием сторонних
сил).
Таким образом,
энергия,
запасенная в источнике тока, расходуется
на работу по перемещению заряда во
внешней цепи с сопротивлением R
и во внутренней цепи с сопротивлением
r
(закон Ома
для полной цепи):
E
(1.2)
или
E
(1.3)
тогда
E
(1.4)
где
E
– ЭДС
данного источника, В;
Uвнеш
= I·R
– падение напряжения во внешней
цепи, В;
Uвнутр
= I·r
– падение напряжения во внешней
цепи, В;
R
– сопротивление внешней цепи, Ом;
r
– сопротивление внутренней цепи
(внутри источника энергии), Ом;
Тогда сопротивление
внутренней цепи:
(1.5)
или с учетом (1.4):
E
(1.6)
Внутреннее
сопротивление цепи r
данного источника (как и ЭДС), можно
считать величиной постоянной. Чем меньше
r,
т.е. чем меньше Uвнутр,
тем эффективнее работает источник
электрической энергии. Чем больше
внешнее сопротивление R,
тем меньше сила тока в цепи. (Падение
напряжения во внешней цепи равно ЭДС
в предельном случае, если внутреннее
сопротивление r
= 0)
2 Оборудование
2.1 Источник
электрической энергии (выпрямитель
селеновый ВС-1)
2.2 Амперметр
2.3 Вольтметр
2.4 Реостат
2.5 Ключ
2.6 Соединительные
провода.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Общие положения
В данной работе
определяют следующие величины:
Определяются
экспериментально (с помощью приборов):
-
ЭДС
– измеряется вольтметром – при
разомкнутой цепи. -
Uвнеш
– падение напряжения во внешней цепи
(напряжение на зажимах источника)
измеряется тем же вольтметром – при
замкнутой цепи. -
I
– сила тока, измеряется амперметром
Рассчитываются по формулам:
-
Uвнутр
– падение напряжения во внутренней
цепи (внутри источника) вычисляется
из закона Ома (1.4):
E
-
r
– внутреннее сопротивление источника
тока, рассчитывается по формуле (1.5)
или (1.6):
E
(1.6)
Внимание! Амперметр
рассчитан на измерения токов, не
превышающих 3 ампера. Поэтому категорически
запрещено устанавливать значения тока
превышающие 3
А! Это приводит к порче прибора.
Нарушение техники
безопасности при выполнении лабораторной
работы не допустимо!
Выполнение экспериментальной части:
1 Собрать электрическую схему (рисунок
1) / Начертить в своем отчете о лабораторной
работе/.
V
K
E
A
R
Рисунок
1 – Схема опыта по определению ЭДС и
внутреннего сопротивления источника
тока электрической энергии
/Ф.И.О. студента,
группа/
Таблица
3.1 – Экспериментальная часть
|
№ опыта |
Экспериментальные |
Расчетные |
|||||
|
ЭДС |
Напряжение на |
Сила |
Внутреннее |
Напряжение на |
Относительная |
Абсолютная |
|
|
Показания |
Показания |
Показания |
|||||
|
E |
Uвнеш |
I |
r |
Uвнутр |
δ |
Δr |
|
|
В |
В |
А |
Ом |
В |
% |
Ом |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
|||||||
|
2 |
|||||||
|
3 |
|||||||
|
Среднее |
—— |
—— |
—— |
—— |
|||
|
Цена
вольтметра |
3.2 Получить
разрешение преподавателя на продолжение
работы!
Определите цену
деления амперметра и вольтметра и
запишите эти значения в
таблицу 3.1
3.3 Опыт № 1
3.4 Проверьте, что
ключ разомкнут!
Включить источник
электрической энергии.
-
3.5 замкнуть ключ
Убедиться, что
при замыкании ключа показания
вольтметра уменьшаются по сравнению
с разомкнутым состоянием. Почему?Ответ:
-
при
разомкнутой
внешней цепи вольтметр показывает
значение ЭДС; -
при
замкнутой
внешней цепи вольтметр показывает
падение
напряжения во внешней цепи Uвнеш
– и это значение меньше, чем ЭДС
потому, что часть напряжения
расходуется внутри источника – на
внутреннее сопротивление (это
нежелательные потери, чем выше класс
источника электрической энергии,
тем меньше эти потери):
E
-
-
Измерить
ЭДС E
– вольтметром, при
разомкнутой цепи.
|
3.6 Плавно передвигая
Измерить следующие
Результаты |
Опыт № 2
Плавно передвигая
При передвижении
Измерить следующие
Результаты |
Опыт № 3
Плавно передвигая
При передвижении
Измерить следующие
Результаты
Напоминание! |
3.7 Повторить опыт
3 раза, устанавливая значения тока
в пределах от
2,5 до 3 А.
Падение напряжения
На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.
Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.
Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.
Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).
1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?
Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.
Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).
2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?
Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.
Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.
Ток в цепи I = U/(2rл )=4,5/16,66=0,27 А.
Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.
3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?
Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500:4=125 В.
4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?
Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 А.
Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.
Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.
На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.
5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину падения (потери) напряжения на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.
В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.
6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?
Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.
Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.
По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.
Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.
7. Телеграфная линия длиной 20 км выполнена из стального провода диаметром 3,5 мм. Обратная линия заменена заземлением через металлические шины. Переходное сопротивление между шиной и землей rз=50 Ом. Каким должно быть напряжение батареи в начале линии, если сопротивление реле на конце линии rр=300 Ом, а ток реле I=5 мА?
Схема включения показана на рис. 6. При нажатии телеграфного ключа в месте посылки сигнала реле в месте приема на конце линии притягивает якорь К, который в свою очередь включает своим контактом катушку записывающего аппарата. Напряжение источника должно компенсировать падение напряжения в линии, принимающем реле и переходных сопротивлениях заземляющих шин: U=I∙rл+I∙rр+I∙2∙rз; U=I∙(rл+rр+2∙rз).
Напряжение источника равно произведению тока на общее сопротивление цепи.
Сечение провода S=(π∙d^2)/4=(π∙3,5^2)/4=9,6 мм2.
Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.
Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.
Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.
Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.
Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.
8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.
Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.
Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.
Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.
Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.
Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.
Ток, проходящий через все лампы,
Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),
Напряжение на лампах в этом случае равно:
При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:
2∙Uл=(Iламп+Iдв )∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.
Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:
Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:
2∙Uл=(Iламп+Iном )∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.
Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:
Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Закон Ома для полной цепи
Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!
Идеальный источник ЭДС
Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС — это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.
Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.
Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?
Внутреннее сопротивление источника ЭДС
Дело все в том, что в аккумуляторе «спрятано» сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой «r «.
Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:
Итак, что у нас получается в чистом виде?
Лампочка — это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:
Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.
На резисторе R падает напряжение UR , а на внутреннем резисторе r падает напряжение Ur .
Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.
Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что
Закон Ома для полной цепи
Итак, последнее выражение носит название «закон Ома для полной цепи»
Е — ЭДС источника питания, В
R — сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом
r — внутреннее сопротивление источника питания, Ом
Просадка напряжения
Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!
Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус
Наш подопечный готов к бою.
Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на «ближний» свет.
Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора
12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.
Подключаем галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:
Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!
А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:
Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр — силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.
Смотрим на показания приборов:
Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.
Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла
Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.
Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.
Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС
Давайте снова вернемся к этой фотографии
Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.
Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:
Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r
Вывод
Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.
Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.
Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.
Источник
Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!
Идеальный источник ЭДС
Имеем источник ЭДС
Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС — это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.
Или проще:
Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.
Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?
Внутреннее сопротивление источника ЭДС
Дело все в том, что в аккумуляторе «спрятано» сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой «r «.
Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:
Цепляем лампочку
Итак, что у нас получается в чистом виде?
Лампочка — это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:
Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.
На резисторе R падает напряжение UR , а на внутреннем резисторе r падает напряжение Ur .
Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.
Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что
Далее
Закон Ома для полной цепи
Итак, последнее выражение носит название «закон Ома для полной цепи»
где
Е — ЭДС источника питания, В
R — сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом
I — сила ток в цепи, А
r — внутреннее сопротивление источника питания, Ом
Просадка напряжения
Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!
Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус
Наш подопечный готов к бою.
Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на «ближний» свет.
Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора
12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.
Подключаем галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:
Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!
А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:
Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр — силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.
Смотрим на показания приборов:
Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.
Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла
Смотрим показания:
Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.
Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.
Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС
Давайте снова вернемся к этой фотографии
Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.
Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:
Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r
Вывод
Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.
Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.
Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.
chaysedese
Вопрос по физике:
Пожалуйста,определите падение напряжения внутри источника тока и его ЭДС ,если падение напряжения на внешней части цепи 1,2 в ,внешнее сопротивление 1.5 ом.внутреннее- 0,3 ом.
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок – бесплатно!
Ответы и объяснения 1
uthealfi214
Пожалуйста,определите падение напряжения внутри источника тока и его ЭДС ,если падение напряжения на внешней части цепи 1,2 в ,внешнее сопротивление 1.5 ом.внутреннее- 0,3 ом.
ε -ЭДС
I-сила тока
R=1.5 Ом внешнее сопр
r=0.3 Ом внутреннее сопр
Uвнеш=1.2 В внешн напряж
Uвнут внутреннее напряж
РЕШЕНИЕ
найдем силу тока в цепи
I=Uвнеш/R=1.2/1.5=0.8А
теперь ЭДС
ε=I*(R+r)=0.8/(1.5+0.3)=0.8/1.8=0.(4)=0.44 В
теперь падение напряжение внутри источника
Uвнут=Ir=0.8*0.3=0.24 B
Ответ ЭДС=0.44 В ; Uвнут=0.24 B
Знаете ответ? Поделитесь им!
Гость ?
Как написать хороший ответ?
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете
правильный ответ; - Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не
побуждал на дополнительные вопросы к нему; - Писать без грамматических, орфографических и
пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся
уникальные и личные объяснения; - Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не
знаю» и так далее; - Использовать мат – это неуважительно по отношению к
пользователям; - Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует?
Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие
вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи –
смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Для школьников.
Ток в замкнутой цепи прямо пропорционален ЭДС источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи:
Полное сопротивление цепи складывается из сопротивления внешней части цепи и сопротивления внутри источника, так как их можно рассматривать как соединённые последовательно.
В гальваническом элементе внутреннее сопротивление складывается из сопротивления его электродов и сопротивления электролита между электродами.
Закон Ома для замкнутой цепи можно записать и так:
Из этого выражения следует вывод:
Напряжение во внешней части цепи всегда меньше ЭДС источника.
Напряжение во внешней части цепи (которое ещё называют падением напряжения) равно произведению тока на внешнее сопротивление цепи.
Уменьшение напряжения на зажимах источника при наличии тока (то есть тот факт, что напряжение во внешней части цепи всегда меньше ЭДС источника) можно наблюдать на проведении такого опыта.
На рисунке показана схема опыта и общий вид экспериментальной установки:
Установка состоит из гальванического элемента 1, замкнутого на реостат 2 (реостат -это регулируемое сопротивление); из вольтметра 4, подключенного к зажимам гальванического элемента, и амперметра 3 для измерения тока в цепи.
Наблюдается, что при перемещении движка реостата (уменьшении сопротивления внешней цепи), ток в цепи растёт, а напряжение на клеммах источника уменьшается.
Если сопротивление цепи сделать очень маленьким (полностью вывести реостат), то есть сделать “короткое замыкание“, когда сопротивление замкнутой цепи станет равным внутреннему сопротивлению источника, вольтметр покажет нуль.
Показание же амперметра будет иметь максимальное значение, равное току короткого замыкания:
(Выражение для тока короткого замыкания получается из закона Ома для полной цепи, если принять внешнее сопротивление равным нулю).
Для гальванического элемента ток короткого замыкания имеет малую величину и поэтому безвреден. Для таких цепей, как домофоны, телефоны эти токи тоже достаточно малы и безвредны.
Но для электрических цепей, питаемых мощными генераторами, токи короткого замыкания очень велики.
Такие токи очень опасны – они могут расплавить провода, вызвать пожары и т. д., поэтому на них ставят предохранители.
Таким образом, собрав показанную установку и проведя опыты, можно убедиться, что напряжение на зажимах источника всегда меньше его ЭДС и что формула для тока короткого замыкания верна.
При разомкнутой цепи (тока нет) вольтметр покажет ЭДС источника тока.
Задача 2. Гальванический элемент с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на внешнее сопротивление 4 Ом. Найти силу тока в цепи, падение напряжения во внутренней части цепи и напряжение на зажимах элемента.
Решение. Силу тока в цепи найдём из закона Ома для замкнутой цепи:
Ток равен 0,3 А.
Падение напряжения во внутренней части цепи
равно 0,3 В.
Напряжение на зажимах элемента меньше ЭДС на падение напряжения во внутренней части цепи, поэтому
Оно равно 1,2 В.
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Что общего у гальванических элементов и аккумуляторов и какая разница между ними?
Следующая запись: Занятие 57. Как рассчитать сложные цепи постоянного тока?
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.
