Учреждение высшего образования

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Учреждение высшего образования

«Барановичский государственный университет»

Инженерный факультет

Кафедра информационных технологий и

физико-математических дисциплин

Лабораторная работа

Изучение закона Ома для полной цепи

2020 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Тема: «Изучение закона Ома для полной цепи»

Цель: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Оборудование:компьютеры с подключением к сети Интернет и установленным Adobe Shockwave Player 11.6.3.633

Теоретическая часть

В электротехнике существуют термины: участок и полная цепь.

Участком называют:

часть электрической схемы внутри источника тока или напряжения;

всю внешнюю или внутреннюю, подключенную к источнику цепочку из электрических элементов или ее какой-то фрагмент.

Термином «полная цепь» пользуются для обозначения схемы со всеми собранными цепочками, включая:

источники;

потребители;

соединительные проводники.

Такие определения помогают лучше ориентироваться в схемах, понять их особенности, анализировать работу, искать повреждения и неисправности. Они заложены в закон Ома, который позволяет решать эти же вопросы для оптимизации электрических процессов под нужды человека.

Фундаментальные исследования Георга Симона Ома применяют на практике к любому участку цепи или полной схеме.

Действие закона Ома для полной цепи постоянного тока.

Для примера рассмотрим гальванический элемент, который принято называть батарейкой, с разностью потенциалов U между анодом и катодом. Подключим к его выводам лампочку накаливания, которая обладает обыкновенным резистивным сопротивлением R.

Через нить накала потечет ток

I=U/R,

созданный движущимися электронами в металле. Контур, образованный выводами батарейки, соединительными проводами и лампочкой относится к внешнему участку цепи.

Во внутреннем участке между электродами батарейки тоже будет протекать ток. Его носителями станут положительно и отрицательно заряженные ионы. На катод будут притягиваться электроны и от него отталкиваются положительные ионы к аноду.

На катоде и аноде таким способом накапливаются положительные и отрицательные заряды, создается разность потенциалов между ними.

Полноценному движению ионов в электролите мешает внутреннее сопротивление батарейки, обозначаемое «r». Оно ограничивает отдачу тока во внешнюю цепь и снижает его мощность до определенной величины.

В полной цепи электрической схемы ток проходит по внутреннему и внешнему контуру, преодолевая последовательно суммарное сопротивление R+r обоих участков. На его величину оказывает влияние сила, приложенная к электродам, которую называют электродвижущей или сокращенно ЭДС и обозначают индексом «Е».

Ее величину можно замерить вольтметром на выводах батарейки при холостом ходе (без внешнего контура). При подключенной нагрузке на этом же месте вольтметр показывает напряжение U. Другими словами: без нагрузки на клеммах батарейки U и Е совпадают по величине, а при протекании тока по внешнему контуру U < E.

Сила Е формирует движение электрических зарядов в полной цепи и определяет его величину

I=E/(R+r).

Это математическое выражение определяет закон Ома для полной цепи постоянного тока.

Чем больше сопротивление подключенной нагрузки, тем выше ресурс батарейки. Поэтому ксеноновые лампы накаливания с меньшим током потребления, чем заполненные азотом, при одинаковом световом потоке обеспечивают более длительную эксплуатацию источников питания.

При хранении гальванических элементов прохождение тока между контактами внешней цепи должно быть исключено надежной изоляцией.

В случае, когда у батарейки сопротивление внешнего контура R значительно превышает внутреннюю величину r, ее считают источником напряжения, а при выполнении обратного соотношения — источником тока.

12 Следующая ⇒