ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА
Оборудование: амперметр, вольтметр, ключ, провода, реостат, источник тока.
Теоретическая часть работы.
Схема электрической цепи, которую используют в этой лабораторной работе, показана на рисунке. В качестве источника тока в схеме используется аккумулятор или батарейка от карманного фонаря.
При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления источника тока г. Обычно сопротивление источника тока мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0—6 В и сопротивлением Rв = 900 Ом (см. надпись под шкалой прибора). Так как сопротивление источника обычно мало, то действительно RB>> г. При этом отличие ξ от U не превышает десятых долей процента, поэтому погрешность измерения ЭДС равна погрешности измерения напряжения.
Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. Действительно, из закона Ома для замкнутой цепи получаем ξ = U + Ir, где U= IR — напряжение на внешней цепи. Поэтому . Для измерения силы тока в цепи можно использовать школьный амперметр со шкалой 0—2 А. Максимальные погрешности измерений внутреннего сопротивления источника тока определяются по формулам
Δr=rпрεr
Подготовка к проведению работы
1. Подготовьте бланк отчета со схемой электрической цепи и таблицей (см. таблицу 6) для записи результатов измерений и вычислений.
Таблица 6
№ опыта
Измерено
Вычислено
Uпр, В
Iпр, А
ξпр, В
ΔиU, В
ΔоU, В
ΔU, В
εU, %
εЕ, %
rпр, Ом
Измерение ξ
Измерение г
Вычислено
ΔIи, А
ΔIо, А
ΔI, А
εI, %
εr, %
Δr, Ом
Измерение ξ
Измерение г
2. Соберите электрическую цепь согласно рисунку. Проверьте надежность электрических контактов, правильность подключения амперметра и вольтметра.
3. Проверьте работу цепи при разомкнутом и замкнутом ключе.
Проведение эксперимента, обработка результатов
1. Измерьте ЭДС источника тока.
2. Снимите показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе и вычислите rпр. Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, используя данные о классе точности приборов.
3. Запишите результаты измерений ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока:
ξ=ξпр ±Δξ, εЕ = …%;
r=rпр ±Δr, εr = …%;
Контрольные вопросы
1. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различны?
2. Как повысить точность измерения ЭДС источника тока?
3. Можете ли вы предложить другие способы измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока?