Laboratorinis darbas Ohmo dėsnis visai grandinei. Darbo tikslas: pagilinti Omo dėsnio supratimą visai grandinei ir grandinės atkarpai
Dydis: px
Pradėkite rodyti iš puslapio:
Nuorašas
1 3 Darbo tikslas: pagilinti Omo dėsnio supratimą visai grandinei ir jos atkarpai. Užduotis: eksperimentiškai patikrinti Omo dėsnio pagrįstumą uždarai nešakotai grandinei. Prietaisai ir priedai: modernizuotas FPM-0 montavimas. BENDRIEJI KLAUSIMAI Elektros srovė vadinama tvarkingu judėjimu elektros krūviai. Srovės charakteristikos yra srovės stipris I ir srovės tankis j. Srovės stipris yra skaliarinis dydis ir yra lygus elektros (krūvio) kiekiui dq, perduodamam per laidininko skerspjūvį per laiko vienetą: dq I. () dt Srovės tankis yra elektros kiekis, kertantis skerspjūvio vienetą laidininko plotas per laiko vienetą: di j. () ds Srovės tankis yra vektorinis dydis, nukreiptas išilgai teigiamų krūvių tvarkingo judėjimo vidutinio greičio vektoriaus ir gali būti parašytas kaip j q 0 n v, (3) kur q 0 yra vienetinio srovės nešiklio krūvis; n nešiklio koncentracija; v vežėjo dreifo greitis. Jei paviršiaus elementas ds laikomas vektoriumi, nukreiptu išilgai teigiamos normalės, tada srovės stiprio ir jos tankio santykis yra I (S) j ds, (4) kur S yra sritis, per kurią teka įkrautas srautas. dalelės praeina. Galime nurodyti daugybę veiksnių, galinčių sukelti tvarkingą mokesčių judėjimą. Visų pirma, tai gali būti elektrinės (Coulomb) jėgos, kurių įtakoje pradės judėti teigiami krūviai.
2 4 judėti išilgai lauko linijų, neigiamas prieš. Šių jėgų laukas vadinamas Kulonu, šio lauko intensyvumas žymimas E kulu. Be to, elektros krūvius gali veikti ir neelektrinės jėgos, pavyzdžiui, magnetinės. Šių jėgų veikimas panašus į kai kurių elektrinis laukas. Pavadinkime šias jėgas išorinėmis, o šių jėgų lauką – išoriniu lauku, kurio intensyvumas E puse. Galiausiai, tvarkingas elektros krūvių judėjimas gali įvykti be išorinių jėgų veikimo, bet dėl difuzijos reiškinio arba dėl cheminių reakcijų srovės šaltinyje. Darbas, vykstantis užsakyto elektros krūvių judėjimo metu, atliekamas dėl srovės šaltinio vidinės energijos. Ir nors jokios jėgos tiesiogiai neveikia laisvųjų krūvių, reiškinys vyksta taip, tarsi krūvius veiktų koks nors išorinis laukas. Svarbiausias elektrodinamikos dėsnis yra Omo dėsnis, nustatytas eksperimentiniu būdu. Tačiau jį galima gauti teoriškai, remiantis paprasčiausiomis Drude-Lorentz elektroninės metalų laidumo teorijos koncepcijomis. Panagrinėkime elektros srovę metaliniuose laidininkuose, kurių viduje yra laukas, kurio intensyvumas E. Ji veikia laisvojo laidumo elektronus jėga F = ee, kur e – elektrono krūvis. Ši jėga suteikia pagreitį elektronams, kurių masė m a = F/m = ee/m. Jeigu elektronų judėjimas metale vyktų neprarandant energijos, tai jų greitis, taigi ir srovės stiprumas laidininke laikui bėgant didėtų. Tačiau susidūrę su gardelės jonais, atliekančiais atsitiktinį šiluminį virpesį, elektronai praranda dalį savo kinetinės energijos. Esant pastoviai srovei, kai vidutinis tvarkingo elektronų judėjimo greitis laikui bėgant nesikeičia, visa energija, kurią elektronai gauna veikiant elektriniam laukui, turi būti perduota metalo jonams, t.y. turi būti paversta energija jų šiluminio judėjimo. Paprastumo dėlei darome prielaidą, kad kiekvieno susidūrimo metu elektronas visiškai praranda energiją, kurią gavo veikiant jėgai F = ee laisvo kelio τ metu nuo vieno susidūrimo iki kito. Tai reiškia, kad kiekvieno laisvo kelio pradžioje elektronas turi tik savo šiluminio judėjimo greitį, o kelio pabaigoje, prieš susidūrimą, jo greitis veikiamas jėgos F = ee padidėja iki tam tikros vertės v. . Nepaisydami šiluminio judėjimo greičio, galime daryti prielaidą, kad elektrono judėjimas jėgos kryptimi iš lauko yra tolygiai pagreitinamas pradiniu greičiu v 0 = 0. Laisvuoju keliu elektronas įgyja tvarkingo judėjimo greitį a τ eeτ / m, o vidutinis šio judėjimo greitis v
3 5 v v e 0 v E τ. m Laisvojo kelio laikas nustatomas pagal vidutinį elektrono šiluminio judėjimo greitį u ir vidutinį elektrono laisvąjį kelią λ: τ = λ/u. Tada srovės tankis laidininke ne λ j nev E. m u ne λ Reikšmė γ apibūdina laidininko savybes ir vadinama jo elektriniu laidumu. Atsižvelgiant į šį žymėjimą, srovės tankis bus parašytas kaip j = γe. (5) Taip gavome Omo dėsnį diferencine forma. Dabar atsižvelgsime į tai, kad elektronas, dalyvaujantis kuriant nuolatinę srovę savavališkai pasirinktoje grandinės atkarpoje, be Kulono jėgų, taip pat turi būti veikiamas išorinių jėgų. Tada (5) įgaus formą j j γ(ecool Estor) arba E E coul stor. (6) γ Padauginkime (6) iš laidininko ilgio dl elemento ir gautą išraišką integruokime per laidininko atkarpą iš atkarpos į atkarpą: j E dl E dl šaltoji pusė dl. (7) γ I Atsižvelgiant į tai, kad nuolatinei srovei j ir γ, kur ρ yra laidininko savitoji varža, (7) išraiška bus S ρ ρ Ekuldl Etordl I dl. (8) S Pirmasis (8) integralas reiškia potencialų skirtumą (φ φ) tarp skerspjūvio taškų ir. Antrasis integralas priklauso nuo jėgų šaltinio ir vadinamas elektrovaros jėga. Dešinėje (8) pusėje esantis integralas apibūdina laidininko savybes ir vadinamas laidininko sekcijos varža R. Jei S ir ρ yra pastovūs, tai
4 6 l R ρ. (9) S Taigi (8) formulė turi formą φ φ ξ IR U. (0) Tai apibendrintas Ohmo dėsnis integralios formos netolygiai grandinės atkarpai. (U įtampos kritimas skyriuje -). Esant vienalytei laidininko atkarpai, t.y., kai šioje atkarpoje nėra išorinių jėgų, nuo (0) turime φ φ IR. () Jei grandinė uždaryta (φ φ), tada iš (0) gauname ξ IRс I(R išorinis - vidinis), () kur R yra visos grandinės varža, įskaitant išorinę R išorinę ir vidinę varžą. srovės šaltinis r vidinis. MONTAVIMO IR MATAVIMO METODO APRAŠYMAS Pav.. Bendra forma instaliacijos 6 Instaliaciją sudaro (pav.) iš matavimo dalies ir kolonėlės su metrine skale. Ant kolonos sumontuoti du fiksuoti laikikliai, tarp kurių ištempta chromo-nikelio viela 3 Palei koloną juda kilnojamas laikiklis 4, užtikrinantis kontaktą su viela. Priekiniame skydelyje yra voltmetras 5, miliampermetras 6, maitinimo jungiklis, srovės reguliatorius ir mygtuko voltmetro diapazono jungiklis 7, kuris vienu metu perjungia voltmetrą nuo įtampos kritimo matavimo iki EMF matavimo. Fig. pateikta srovės šaltinio įtampos kritimo U ir emf matavimo diagrama. Kintamoji varža r yra nuosekliai prijungta prie srovės šaltinio grandinės, kuri veikia kaip šaltinio vidinė varža, kurios valdymo rankenėlė, „srovės reguliatorius“, yra įrenginio priekiniame skydelyje. Kintamoji varža r leidžia reguliuoti srovę šaltinio grandinėje. Ši schema leidžia imituoti srovės šaltinio veikimą su reguliavimu
5 7 valdoma vidinė varža. Išorinė apkrova R yra vienalyčio laidininko varža, kurios ilgis, taigi ir R, gali būti reguliuojamas judant judantį laikiklį. Uždarius raktą K-V, r rr grandinėje atsiranda elektros srovė. Grandinė susideda iš nevienodos atkarpos r ir vienalytės atkarpos R. Pagal nurodytą srovės kryptį rašome Omo dėsnius homogeninėms ir nevienodoms grandinės atkarpoms. R sekcijai: φ φ IR. Pav. U ir ε matavimo schema Atkarpai εr: φ φ ξ Ir. Uždaroje grandinėje, kurioje yra vienalytės ir nevienalytės atkarpos, galime parašyti pridėdami šias lygtis (φ φ) (φ φ) ξ I(R r). Gavome Omo dėsnį uždarai grandinei: ξ I(R r). (3) Potencialų skirtumas φ φ, atsižvelgiant į () ir (3), gali būti išreikštas formule ξr φ φ. R r Atidarius raktą K (R = ir I = 0) φ φ =. Naudodami Omo dėsnį uždarai grandinei, galite apskaičiuoti varžą r netolygiai atkarpai, naudodami formulę ξ U r, U = φ φ. (4) I Darbo idėja yra patikrinti Omo dėsnį uždarai grandinei. Šiuo tikslu įtampos kritimas U per vienalyčio cilindrinio laidininko varžą R matuojamas esant skirtingoms srovės I vertėms, tekančios per grandinės sekciją. Remiantis U ir I matavimais, sukonstruojama laidininko srovės įtampos charakteristika. Laidininko varžos dydis nustatomas kaip charakteristikos pasvirimo kampo I ašies liestinė. 3 paveiksle parodyta laidininko srovės įtampos charakteristika: ΔU R tgα. (5) ΔI
6 8 Nustatytas grafinis ryšys tarp reikšmių U, I, R išreiškia Omo dėsnį homogeninei U grandinės atkarpai: α ΔI ΔU I pav. 3. Laidininko srovės-įtampos charakteristika Δφ = U = IR. (6) Cilindrinio vienalyčio laidininko, kurio skersmuo d, ilgis l ir varža ρ, R reikšmę galima nustatyti pagal formulę l 4l R ρ ρ. (7) S πd ATLIKIMO TVARKA I užduotis. Laidininko srovės-įtampos charakteristikų tyrimas.. Padarykite išmatavimų lentelę (lentelę). I lentelė, ma U, V. Paspauskite mygtuko jungiklį (matavimas U). 3. Perkelkite kilnojamąjį laikiklį 4 į vidurinę padėtį (l = 5 cm). 4. Prijunkite įrenginį prie tinklo. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite mažiausią srovės vertę. 6. Įrašykite voltmetro ir ampermetro rodmenis 7. Padidindami srovę reguliatoriumi, pašalinkite U priklausomybę nuo I (5 0 reikšmės). 8. Sukonstruoti srovės-įtampos charakteristiką. 9. Naudodami grafiką apskaičiuokite laidininko varžą pagal (5) formulę. 0. Žinodami laidininko varžą R, pagal (7) formulę nustatykite elektrinę varžą ρ. Laidininko skersmuo d = 0,36 mm Padarykite išvadą.
7 9 II užduotis. Grandinės atkarpos varžos įtakos pjūvio įtampos kritimo dydžiui Sudarykite lentelę. matavimai. Lentelė l, cm U, V. Paspauskite mygtuko jungiklį (matmenys U). 3. Nustatykite kilnojamąjį laikiklį į padėtį l = 0 cm 4. Prijunkite įrenginį prie tinklo. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite srovę iki 50 mA. 6. Įrašykite į lentelę. voltmetro rodmenys U ir l. 7. Padidinus laidininko l ilgį, pašalinkite U priklausomybę nuo l, o srovės reguliatoriumi palaikykite vertę I = 50 mA. 8. Nubraižykite U ir l grafiką. 9. Padarykite išvadą. III užduotis. Uždarosios grandinės Omo dėsnio tyrimas.. Padarykite lentelę. 3 matmenys. 3 lentelė I, mа U, B R, Ohm r, Ohm, V I(R + r), B 50. Paspauskite mygtuko jungiklį (matavimas U). 3. Nustatykite kilnojamąjį laikiklį į padėtį l = 5 cm 4. Prijunkite įrenginį prie tinklo. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite srovę iki 50 mA. 6. Įrašykite voltmetro U rodmenis į lentelę Paspauskite mygtuko jungiklį (EMF matavimas). Tai išplečia voltmetro matavimo diapazoną. Voltmetro padalijimo reikšmė EMF matavimo grandinėje yra 0,5 V. Išmatuokite EMF reikšmę () ir paimkite varžos reikšmę R iš I užduoties matavimo rezultatų. Apskaičiuokite varžos reikšmę r nevienodai grandinės atkarpai naudojant (4) formulę. Rezultatą parašykite į lentelę. 3.
8 0 0. Patikrinkite Omo dėsnį, ar nėra uždaros grandinės. Norėdami tai padaryti, suraskite I(R + r) reikšmę; Palyginkite gautą rezultatą su išmatuota verte. KONTROLINIAI KLAUSIMAI. Suformuluokite Omo dėsnius uždarai grandinei ir grandinės atkarpai Kokia yra šaltinio emf fizinė reikšmė? 3. Kaip išmatuoti prie grandinės prijungto šaltinio EML? 4. Kodėl ampermetrai turi mažą varžą, o voltmetrai – labai didelę? 5. Kokias sąlygas turi atitikti įžeminimo įrenginys? Paaiškinkite. 6. Kokie dydžiai apibūdina elektrinį lauką? 7. Kas yra elektrinio lauko stipris? 8. Kas vadinama potencialu? 9. Nubraižykite dviejų nuolatinės srovės šaltinių lygiagrečių ir nuoseklių jungčių schemą. 0. Kokiu tikslu srovės šaltiniai jungiami nuosekliai? Kokiu tikslu lygiagrečiai jungiami srovės šaltiniai? Kokiais vienetais matuojamas srovės stiprumas, srovės tankis, potencialų skirtumas, įtampa, emf, varža elektros srovei, laidumas? 3. Kas yra varža? 4. Nuo ko priklauso metalinio laidininko savitoji varža? 5. Kaip, žinant potencialus, atitinkančius dvi gretimas ekvipotencialo linijas, ir atstumą tarp jų, rasti lauko stiprumą? 6. Nustatyti ryšį tarp potencialo ir lauko stiprumo. 7. Išveskite apibendrintą Omo dėsnį integralia forma iš Omo dėsnio diferencine forma. BIBLIOGRAFINIS SĄRAŠAS. Detlaf A. A, Fizikos kursas: vadovėlis. pašalpa universitetams / A. A. Detlafas, B. M. Yavorsky M.: Aukštasis. mokykla, p Trofimova T. I. Fizikos kursas: vadovėlis. pašalpa universitetams / T. I. Trofimova M.: Aukštasis. mokykla, s. 3. Terentjevas N. L. Elektra. Elektromagnetizmas: vadovėlis. pašalpa / N. L. Terentjevas Chabarovskas: Chabaro leidykla. valstybė tech. universitetas, p.
MASKAVOS VALSTYBINIO TECHNIKOS UNIVERSITETAS "MAMI" Fizikos katedra LABORATORINIS DARBAS.04 NUOLATINĖS SROVĖS DĖSNIŲ STUDIJIMAS Maskva 00 Laboratoriniai darbai.04 NUOLATINĖS SROVĖS DĖSNIŲ STUDIJIMAS Tikslas
Laboratorinių darbų atlikimo gairės 1.7 METALŲ ELEKTROS ATSPARUMAS Anikin A.I., Frolova L.N. Metalų elektrinė varža: laboratorinių tyrimų atlikimo gairės
Laidininko savitosios varžos nustatymas. Įvadas. Elektros srovė yra tvarkingas įkrautų dalelių judėjimas. Pačios šios dalelės vadinamos srovės nešėjais. Metaluose ir puslaidininkiuose
4. Laboratoriniai darbai 22 OHM ĮSTATYMO TEISINGUMO TIKRINIMAS. LAIDINČIO ATSPARUMOS NUSTATYMAS Tikslai: 1) patikrinti Omo dėsnio galiojimą; 2) nustatyti laidininko varžą.
3 Darbo tikslas: 1. Susipažinimas su kai kuriais elektros matavimo prietaisais. 2. Įvadas į vieną iš elektrinės varžos matavimo metodų. Užduotis: nustatyti chromo-nikelio elektrinę varžą
Laboratorinis darbas Šaltinio vidinės varžos ir emf nustatymas. Tikslas: susipažinti su srovės šaltinio charakteristikų nustatymo metodais. Įrenginiai ir priedai: dabartinis tiriamas šaltinis,
Laboratoriniai darbai 3.4 OHM NEHOMOGENINGOS GRANDINĖS SKYRIAUS DĖSNIS 3.4.1. Darbo tikslas Darbo tikslas – susipažinti su kompiuteriniu nuolatinės srovės grandinių modeliavimu ir eksperimentiniu patvirtinimu.
Mokslo Ministerija Rusijos Federacija vardu pavadintas Sankt Peterburgo valstybinės miškų akademijos Syktyvkaro miškų institutas (filialas). S. M. Kirova Fizikos katedra OMA TEISĖS TIKRINIMAS Metodinis
NUOLATINĖS SROVĖS TOŠUMO TEMA DARBO SCHEMA SROVĖS STACIONARUMO LYGTIS IR SĄLYGOS Srovės charakteristikos Srovės stiprumas J Srovės tankio vektorius j Jungtis J ir j Nehomogeniškumo dėsnis.
LABORATORINIS DARBAS 3 Metalų elektrinio laidumo tyrimas Teorinis įvadas Metalų elektrinis laidumas Jei laidininko galuose palaikomas pastovus potencialų skirtumas, tai laidininko viduje
Nuolatinė elektros srovė Pagrindiniai apibrėžimai Elektros srovė – tai tvarkingas elektros krūvių (srovės nešėjų) judėjimas veikiant elektrinio lauko jėgoms. Metaluose srovės nešikliai yra
DARBO TIKSLAI Laboratorinis darbas 3 Apibendrinto Omo dėsnio tyrimas ir elektrovaros jėgos matavimas kompensavimo metodu 1. Grandinės atkarpoje, kurioje yra EML, potencialų skirtumo priklausomybės nuo jėgos tyrimas.
II SKYRIUS TIESIOGINĖ ELEKTROS SROVĖ Paskaita 0 Nuolatinė elektros srovė Klausimai. Krūvių judėjimas elektriniame lauke. Elektra. Atsiradimo sąlygos elektros srovė. Omo dėsnis už
PASTOVI ELEKTROS SROVĖ Elektros srovės priežastys Įkrauti objektai sukelia ne tik elektrostatinį lauką, bet ir elektros srovę. Šiuose dviejuose reiškiniuose yra
LABORATORINIS DARBAS, STUDIJANT OHM TEISĘ. LAIDINKO ATVAROS NUSTATYMAS Darbo tikslas: ištirti laidininko galuose esančios įtampos priklausomybę nuo jo ilgio, esant pastoviai srovei, praeinančiam
Safronovas V.P. 0 DC CURRENT - - Skyrius DC ELEKTROS SROVĖ.. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai Elektros srovė yra tvarkingas krūvių judėjimas. Manoma, kad srovė teka iš teigiamos į
9 skyrius Nuolatinė elektros srovė 75 Elektros srovė, stipris ir srovės tankis Elektrodinamika yra elektros šaka, nagrinėjanti procesus ir reiškinius, sukeliamus elektros judėjimo.
Nuolatinė elektros srovė 1 paskaita Paskaitos turinys: Elektros srovė Nepertraukiamumo lygtis Elektrovaros jėga 2 Elektros srovė Elektros srovės sutvarkytas elektros krūvių judėjimas
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA KAZANĖS VALSTYBINIS ARCHITEKTŪROS IR INŽINERINĖS UNIVERSITETAS Fizikos katedra DC GRANDINĖS Laboratoriniai darbai 78 Gairės
Laboratorinis darbas 3 APBENDRINTŲJŲ OHM DĖSNIŲ TYRIMAS IR ELEKTROMOTORINĖS JĖGOS MATAVIMAS KOMPENSAVIMO METODU Darbo tikslas: ištirti grandinės atkarpos, kurioje yra EML, potencialų skirtumo priklausomybę nuo jėgos.
RUSIJOS LEIDIMO IR MOKSLO MINISTERIJOS federalinės valstybės biudžetas švietimo įstaiga aukštasis profesinis išsilavinimas „Irkutskas Valstijos universitetas"(Federalinė valstybės biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga "IGU") 4-5 Parametrų skaičiavimas
Nuolatinės srovės dėsniai Paskaita 2.4. PASTOVI ELEKTROS SROVĖ 1. Elektros srovės priežastys. 2. Srovės tankis. 3. Tęstinumo lygtis. 4. Trečiųjų šalių jėgos ir e.m.f 5. Omo dėsnis nehomogeniškam
8 paskaita Nuolatinė elektros srovė Elektros srovės sąvoka Elektros srovė yra tvarkingas (kryptinis) elektros krūvių judėjimas Išskirkite: Laidumo srovės (srovės laiduose) judėjimas
METALINIO LAIDINKO SPECIALIOSIOS ATSPARUMOS MATAVIMAS Darbo tikslas: 1. Patikrinti homogeninio laidininko Omo dėsnį. 2. Patikrinkite varžos priklausomybės nuo vienalytės ilgio tiesiškumą
3 Darbo tikslas: supažindinti su matavimo ir skaičiavimo metodais magnetinis laukas. Užduotis: Holo jutiklio konstantos nustatymas; magnetinio lauko matavimas ant solenoido ašies. Prietaisai ir priedai: kasetė FPE-04,
II. Nuolatinė elektros srovė 2.1 Elektros srovės charakteristikos: stipris ir srovės tankis Elektros srovė yra tvarkingas elektros krūvių judėjimas. Srovės laidininkai gali būti
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA Federalinė valstybinė biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga "TIUMENĖS VALSTYBINĖ ARCHITEKTŪROS IR STATYBOS
4 LABORATORINIS DARBAS GRANDINĖS SEKCIJOS, TURINČIO EML, OHM DĖSNIŲ TYRIMAS Darbo tikslas – ištirti grandinės atkarpoje, kurioje yra EML, potencialų skirtumo priklausomybę nuo srovės stiprumo; elektrovaros apibrėžimas
Rusijos Federacijos Švietimo ir mokslo ministerija Pirmojo Rusijos prezidento B. N. Jelcino vardu pavadintas Uralo federalinis universitetas METALINIO LAIDINKO ELEKTROS ATVAROS MATAVIMAS Metodinis
10 NUOLATINĖ ELEKTROS SROVĖ. OMA DĖSNIS Elektros srovė yra tvarkingas (kryptinis) įkrautų dalelių judėjimas erdvėje. Šiuo atžvilgiu taip pat vadinami nemokami mokesčiai
„NUOLATINĖS SROVĖS DĖSNIAI“. Elektros srovė yra tvarkingas kryptingas įkrautų dalelių judėjimas. Kad būtų srovė, būtinos dvi sąlygos: nemokamų mokesčių buvimas; Išorės prieinamumas
4 paskaita. PASTOVI ELEKTROS SROVĖ Srovės charakteristikos. Srovės stiprumas ir tankis. Galimas kritimas išilgai srovės laidininko. Bet koks tvarkingas krūvių judėjimas vadinamas elektros srove. Vežėjai
Nuolatinės srovės dėsniai Laidininkai elektrostatiniame lauke E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Laidininkai elektrostatiniame lauke Nulinis laidininkas, įvestas į elektrostatinį lauką
ELEKTROS SROVĖ Laboratorinis darbas 1 LAIDINKO ELEKTROS ATVAROS MATAVIMAS Darbo tikslas: ištirti varžos matavimo ampermetru ir voltmetru metodą; matavimas
Laboratoriniai darbai 0 DC. OHM ĮSTATYMAS. Darbo tikslas ir turinys Darbo tikslas – išanalizuoti Omo dėsnį grandinės atkarpai, kurioje yra laidininkas ir srovės šaltinis. Darbas yra išmatuoti
Rusijos Federacijos švietimo ministerija Tomsko poli Technikos universitetas Teorinės ir eksperimentinės fizikos katedra OMA TEISĖS STUDIJIMAS Virtualios laboratorijos atlikimo gairės
BENDROJI FIZIKA. Elektra. Paskaitos 8 9. PASTOVI ELEKTROS SROVĖ Elektros srovės samprata Laidžios srovės atsiradimo ir egzistavimo sąlygos Srovės stipris. Srovės tankio vektorius Tęstinumo lygtis
1 paskaita Laidumo srovė. Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai. Lygiagretusis ir nuoseklus laidų sujungimas Laidumo srovė. Srovės tankis. Dabartinės jėgos apibrėžimas. Laidumo srovė vadinama
Laboratorinis darbas 4 Nuolatinės srovės šaltinio charakteristikų tyrimas Metodinis vadovas Maskva 04. Laboratorinio darbo tikslas – ištirti nuolatinės srovės šaltinio charakteristikas, apibrėžimus
Laboratorinis darbas 2 ELEKTROSTATINIŲ LAUKŲ TYRIMAS Darbo tikslas – rasti ir sukonstruoti ekvipotencialų paviršių ir elektrinio lauko linijas tarp dviejų savavališkos formos elektrodų; apibrėžti
Baltarusijos Respublikos švietimo ministerija Švietimo įstaiga "MOGILEVO VALSTYBINIS MAISTO UNIVERSITETAS" Fizikos katedra STUDIJAMA DC TEISĖS. ATSPARUMOS MATAVIMAS TILTU
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA KAZANĖS VALSTYBINIO ARCHITEKTŪROS IR INŽINERINĖS UNIVERSITETAS Fizikos, elektrotechnikos ir automatikos katedra Laboratorinis darbas 31 „TILTŲ METODAS“
Omo dėsnis nevienodai grandinės atkarpai Srovės tankio priklausomybė nuo laisvųjų krūvių dreifo greičio. S k I Srovės tankis yra vektorius, nustatomas pagal ryšį Fig. 1 j I S k, (1) kur I yra jėga
Federalinė agentūra pagal išsilavinimą Valstybinė aukštoji profesinė mokykla "Ramiojo vandenyno valstijos universitetas" RIČIŲ INDUKTUKCIJOS NUSTATYMAS Metodinis
LABORATORINIS DARBAS 73 METALINIO LAIDINKO ATSPARUMOS NUSTATYMAS 1. Darbo tikslas ir turinys. Darbo tikslas – susipažinti su metalo savitosios varžos matavimo metodu
LABORATORINIS DARBAS 3-7: GALVANINIŲ ELEMENTŲ ELEKTROVAROS JĖGŲ MATAVIMAS KOMPENSAVIMO METODU Studentų grupė Priėmimo vykdymo apsauga Darbo tikslas: supažindinimas su kompensavimo metodais ir taikymu.
Darbo tikslas: susipažinti su vienu iš rezistorių elektrinės varžos matavimo metodų. Patikrinkite pasipriešinimo pridėjimo taisykles, kai įvairiais būdais rezistorių jungtys. Užduotis: surinkti grandinę
1 LABORATORINIS DARBAS 1 ELEKTROMOCINĖS JĖGOS MATAVIMAS KOMPENSAVIMO METODU DARBO TIKSLAS: ištirti šaltinio emf matavimo kompensavimo metodą. Išmatuokite galvaninio elemento emf. ĮRENGINIAI IR PRIEDAI:
RUSIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJOS Federalinė valstybinė biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga "Uchtos valstybinis technikos universitetas" (USTU) 8 Elektros laidumo nustatymas
Laboratoriniai darbai 2.4. Omo dėsnio taikymas nuolatinės srovės grandinėms (taip pat žr. „Seminaro p. 106“) 1 Darbe iškelti eksperimentiniai uždaviniai: - nustatyti dviejų nežinomų varžų reikšmes.
FEDERALINĖ ŠVIETIMO AGENTŪRA VALSTYBINĖ AUKŠTOJO MOKYMO ĮSTAIGA "SAMARA VALSTYBINIAI TECHNINIAI UNIVERSITETAI" Naftos ir dujų gavybos bendrosios fizikos ir fizikos katedra
1 4 Elektromagnetinė indukcija 41 Elektromagnetinės indukcijos dėsnis Lenco taisyklė 1831 m. Faradėjus atrado vieną iš svarbiausių elektrodinamikos reiškinių – elektromagnetinės indukcijos reiškinį: uždaroje
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA federalinė valstybės biudžetinė švietimo įstaiga Aukštasis išsilavinimas„Kurgan State University“ „Bendrosios fizikos katedra“
12 tema. Nuolatinė elektros srovė 1. Elektros srovė ir srovės stipris Įprastos būsenos medžiagoje esantys laisvieji krūvininkai (elektronai ir/ar jonai) juda chaotiškai. Jei sukursite išorinį
Federalinė agentūra švietimo valstybinė švietimo įstaiga VPO Uralo valstybinis technikos universitetas - UPI DC Klausimai dėl programuoto fizikos valdymo visų mokymo formų studentams
DARBAS 0 PLOKŠTUMO LYGIAUSIAUS ELEKTROSTATINIO LAUKO MODELIAVIMAS LAIKANT LAPUS Darbo tikslas. Eksperimentiškai gaukite vienodo elektrinio potencialo paveikslą ir nubrėžkite įtempimo linijas
LABORATORINIS DARBAS N 5 NUOLATINĖS SROVĖS DĖSNIŲ STUDIJIMAS DARBO TIKSLAS 1. Įgyti praktinių įgūdžių dirbant su paprasčiausiais elektros matavimo prietaisais. 2. Elektros tėkmės dėsnių tyrimas
Maskvos valstybinis universitetas pavadintas. M.V. Lomonosovas Fizikos fakultetas Bendrosios fizikos katedra Laboratorinė praktika bendrosios fizikos (elektros ir magnetizmo) laboratorijoje
25 paskaita Nuolatinė elektros srovė. Srovės stiprumas ir tankis. Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai. Darbas ir srovės galia. Džoulio Lenco dėsnis. Omo dėsnis nevienodai grandinės atkarpai. Kirchhoffo taisyklės.
Pastovi elektros srovė Srovės stipris Srovės tankis Elektros srovė yra tvarkingas elektros krūvių judėjimas Šie krūviai vadinami srovės nešikliais Metaluose ir puslaidininkiuose srovėnešiai
3. Laboratorinis darbas 21 ELEKTROSTATINIO LAUKO TYRIMAI Darbo tikslai: 1) eksperimentiškai ištirti kvazistacionarų elektrinį lauką, sudaryti potencialių paviršių ir linijų vaizdą
Egzaminas Tęstinumo lygtis arba tęstinumo lygtis (tęsinys) Neprivalomas įterpimas Kaip minėta pirmiau, jei atsižvelgsime, kad vietoj krūvio, ištekančio iš tūrio V, likęs krūvis
Laboratoriniai darbai Laidininko savitosios varžos nustatymas. Įvadas. Elektros srovė yra tvarkingas įkrautų dalelių judėjimas. Pačios šios dalelės vadinamos srovės nešėjais. Metaluose
Valstybinė aukštoji mokykla "DONETSK NACIONALINIS TECHNIKOS UNIVERSITETAS" Fizikos katedra Laboratorijos ataskaita 7 APERIODINĖS KONDENSATORIŲ IŠKROVĖS TYRIMAS IR JO NUSTATYMAS
Laboratoriniai darbai.3 SROVĖS ŠALTINIO CHARAKTERISTIKŲ TYRIMAS Darbo tikslas: ištirti srovės, bendrosios ir naudingosios galios, šaltinio naudingumo priklausomybes nuo apkrovos varžos;
DC CURRENT 2008 Grandinę sudaro srovės šaltinis, kurio EMF yra 4,5 V ir vidinė varža r = 5 omai, ir laidininkai, kurių varža = 4,5 omai ir 2 = omai. Darbas, kurį srovė atlieka laidininke per 20 minučių, yra lygus r ε
LABORATORINIS DARBAS 5 LAIDININKŲ VARŽOS MATAVIMAS Darbo tikslas: ištirti varžos matavimo metodus, tirti elektros srovės dėsnius grandinėse su nuosekliosiomis ir lygiagrečiomis jungtimis.
Omo dėsnis nevienodai grandinės atkarpai Srovės tankio priklausomybė nuo laisvųjų krūvių dreifo greičio. Srovės tankis yra vektorius, nustatomas pagal ryšį Fig. 1 kur yra srovės stipris srityje, srityje
ELEKTROSTATIKA Laboratorinis darbas 1.1 ELEKTROSTATINIO LAUKO TYRIMAS MODELIAVIMO METODU Darbo tikslas: eksperimentinis elektrostatinio lauko tyrimas modeliavimo metodu. Įranga.
Projektuojant ir taisant grandines įvairiems tikslams, reikia atsižvelgti į Ohmo dėsnį visai grandinei. Todėl tie, kurie ketina tai daryti, turi žinoti šį dėsnį, kad geriau suprastų procesus. Ohmo dėsniai skirstomi į dvi kategorijas:
- atskiram elektros grandinės skyriui;
- visiškai uždarai grandinei.
Abiem atvejais atsižvelgiama į vidinę varžą maitinimo struktūroje. Skaičiuojant naudojamas Omo dėsnis uždarai grandinei ir kiti apibrėžimai.
Paprasčiausia grandinė su EML šaltiniu
Norint suprasti Ohmo dėsnį visai grandinei, siekiant tyrimo aiškumo, atsižvelgiama į paprasčiausią grandinę su minimaliu elementų skaičiumi, EMF ir aktyvia varžine apkrova. Prie komplekto galite pridėti jungiamuosius laidus. 12 V automobilio akumuliatorius idealiai tinka maitinimui, jis laikomas EML šaltiniu, turinčiu savo atsparumą konstrukciniuose elementuose.
Apkrovos vaidmenį atlieka įprasta kaitrinė lempa su volframo siūlu, kurios varža yra kelios dešimtys omų. Ši apkrova elektros energiją paverčia šilumine energija. Tik keli procentai išleidžiami šviesos srautui skleisti. Skaičiuojant tokias grandines, naudojamas Omo dėsnis uždarai grandinei.
Proporcingumo principas
Eksperimentiniai tyrimai kiekių matavimo procese ties skirtingos reikšmės visi grandinės parametrai:
- Srovės stiprumas – I A;
- Akumuliatoriaus ir apkrovos varžų sumos – R+r matuojamos omais;
- EMF yra srovės šaltinis, žymimas E. matuojamas voltais
buvo pastebėta, kad srovės stipris turi tiesiogiai proporcingą ryšį su emf ir atvirkščiai proporcingas ryšys su varžų, kurios grandinės grandinėje yra nuosekliai uždarytos, sumai. Tai suformuluojame algebriškai taip:
Nagrinėjamas grandinės su uždaros grandinės pavyzdys yra su vienu maitinimo šaltiniu ir vienu išoriniu atsparumo apkrovai elementu kaitinamosios lempos pavidalu. Skaičiuojant sudėtingos grandinės su keliomis grandinėmis ir keliais apkrovos elementais, Ohmo dėsnis taikomas visai grandinei ir kitoms taisyklėms. Visų pirma, jūs turite žinoti Kirgoffo įstatymus, suprasti, kas yra dviejų terminalų tinklai, keturių terminalų tinklai, šakų mazgai ir atskiros šakos. Tai reikia išsamiai apsvarstyti atskirame straipsnyje, anksčiau šis TERC (elektros ir radijo inžinerijos grandinių teorijos) kursas buvo dėstomas institutuose mažiausiai dvejus metus. Todėl save ribojame paprastas apibrėžimas tik visai elektros grandinei.
Atsparumo ypatumai maitinimo šaltiniuose
Svarbu! Jei diagramoje ir realiame projekte matome lempos spiralės varžą, tai galvaninės baterijos arba akumuliatoriaus konstrukcijoje vidinė varža nėra matoma. Realiame gyvenime, net jei išardote akumuliatorių, neįmanoma nustatyti, kad jis neegzistuoja kaip atskira dalis, kartais jis rodomas diagramose.
Vidinis pasipriešinimas sukuriamas molekuliniu lygiu. Akumuliatoriaus ar kito generatoriaus maitinimo šaltinio su srovės lygintuvu laidžios medžiagos nėra 100% laidžios. Visada yra elementų su dielektriko ar kitokio laidumo metalų dalelėmis, todėl akumuliatoriuje atsiranda srovės ir įtampos nuostoliai. Akumuliatoriai ir baterijos ryškiausiai parodo konstrukcinių elementų varžos įtaką įtampos ir srovės vertei išėjime. Šaltinio gebėjimą generuoti maksimalią srovę lemia laidžių elementų ir elektrolito sudėties grynumas. Kuo grynesnės medžiagos, tuo mažesnė r reikšmė, emf šaltinis gamina daugiau srovės. Ir atvirkščiai, esant priemaišoms, srovė mažesnė, r didėja.
Mūsų pavyzdyje akumuliatoriaus EMF yra 12 V, prie jo prijungta lemputė, galinti sunaudoti 21 W energijos, šiuo režimu lempos spiralė įkaista iki didžiausios leistinos šilumos. Per ją einančios srovės formulė parašyta taip:
I = P\U = 21 W / 12 V = 1,75 A.
Šiuo atveju lempos kaitinimo siūlelis dega per pusę degimo, išsiaiškinkime šio reiškinio priežastį. Apskaičiuojant bendrą apkrovos pasipriešinimą (R + r) atskiroms grandinių sekcijoms taikyti Ohmo dėsnius ir proporcingumo principus:
(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 Ohm.
Kyla klausimas, kaip iš varžų sumos išskirti reikšmę r. Priimtinas variantas yra išmatuoti lempos spiralės varžą su multimetru, atimti ją iš bendro ir gauti reikšmę r - EMF. Šis metodas nebus tikslus – kai ritė įkaista, varža gerokai pakeičia jos vertę. Akivaizdu, kad lempa nesunaudoja tiek energijos, kiek nurodyta jos charakteristikose. Akivaizdu, kad ritės gijos įtampa ir srovė yra mažos. Norėdami išsiaiškinti priežastį, išmatuokime įtampos kritimą akumuliatoriuje su prijungta apkrova, pavyzdžiui, jis bus 8 voltai. Tarkime, kad spiralės varža apskaičiuojama taikant proporcingumo principus:
U/I = 12V/1,75A = 6,85 Ohm.
Kai įtampa nukrenta, lempos varža išlieka pastovi, šiuo atveju:
- I = U/R = 8V/6,85 Ohm = 1,16 A su reikiamu 1,75 A;
- Srovės nuostoliai = (1,75 -1,16) = 0,59 A;
- Pagal įtampą = 12V – 8V = 4V.
Energijos suvartojimas bus P = UxI = 8 V x 1,16 A = 9,28 W vietoj reikiamo 21 W. Išsiaiškinkime, kur dingsta energija. Jis negali peržengti uždaro ciklo ribų, lieka tik laidai ir EMF šaltinio konstrukcija.
EML atsparumas -rgalima apskaičiuoti naudojant prarastas įtampos ir srovės vertes:
r = 4 V / 0,59 A = 6,7 Ohm.
Pasirodo, kad vidinė maitinimo šaltinio varža „suvalgo“ pusę išleistos energijos, ir tai, žinoma, nėra normalu.
Taip nutinka senose, pasibaigusiose arba sugedusiose baterijose. Dabar gamintojai, siekdami sumažinti nuostolius, stengiasi stebėti naudojamų srovę nešančių medžiagų kokybę ir grynumą. Kad apkrova būtų tiekiama maksimali galia, EMF šaltinio gamybos technologijos kontroliuoja, kad vertė neviršytų 0,25 omo.
Žinodami Omo dėsnį uždarai grandinei, naudodamiesi proporcingumo postulatais, galite lengvai apskaičiuoti reikalingus elektros grandinių parametrus, kad nustatytų sugedusius elementus arba sukurtumėte naujas grandines įvairiems tikslams.
Vaizdo įrašas
Laboratorinis darbas Nr.10. "Omo dėsnio studijavimas visai grandinei - 3 metodas." Darbo tikslas: ištirti Omo dėsnį visai grandinei. Darbo tikslai: nuolatinės srovės šaltinio EML ir vidinės varžos nustatymas pagal jo srovės-įtampos charakteristiką; išorinėje grandinėje išsiskiriančios galios grafinės priklausomybės nuo elektros srovės P f I dydžio tyrimas. Įranga: DC šaltinis, ampermetras, voltmetras, jungiamieji laidai, raktas, reostatas. Darbo atlikimo teorija ir metodas: Omo dėsnis I Rr visai grandinei I Rr. Transformuokime I R r I R I r U I r U I U. išraiška Vadinasi, nuolatinės srovės šaltinio išėjimo įtampos priklausomybė nuo srovės dydžio (voltų-amperų charakteristika) turi tokią formą (žr. 1 pav.): pav. 1 Nuolatinės srovės šaltinio srovės-įtampos charakteristikos analizė: 1) taškui C: I=0, tada U 0 r 2) taškui D: U=0, tada 0 I r I r I 3) tg U r I I trumpasis jungimas I trumpasis jungimas r Išorinėje elektros grandinėje išsiskiriančios galios išraiška yra P I I I r I I 2 r . Todėl grafinė priklausomybė P f I yra parabolė, kurios šakos nukreiptos žemyn (žr. 2 pav.). ryžių. 2 Grafinės priklausomybės P f I analizė (žr. 3 pav.): pav. 3 1) t.B: P=0, tada 0 I I 2 r 0 I r I r Aš trumpas. , t.y. abscisė t.B atitinka srovę trumpas sujungimas ; 2) nes parabolė yra simetriška, tada abscisė t.A yra pusė trumpojo jungimo srovės I 3), nes taške A I I k.z. , o ordinatės atitinka didžiausios galios reikšmę; 2 2r Rr ir I 2r , tada po transformacijų gauname R=r – sąlygą, kuriai esant išorinėje grandinėje su nuolatinės srovės šaltiniu išsiskirianti galia įgauna didžiausią reikšmę; 2 r 4) didžiausios galios reikšmė P I 2 R . 4r 2r 2 Eiga: 1. Prijunkite voltmetrą prie nuolatinės srovės šaltinio gnybtų (žr. 4 pav.). Voltmetro rodoma įtampa laikoma nuolatinės srovės šaltinio EML verte ir laikoma atskaitos tašku atliekant šį laboratorinį darbą. Rezultatą parašykite forma: (U±U) V. Paimkite absoliučiąją paklaidą, lygią voltmetro dalybos reikšmei. ryžių. 4 2. Surinkite eksperimentinę sąranką pagal diagramą, parodytą 5 pav.: pav. 5 3. Atlikite 5-10 eksperimentų seriją, sklandžiai judindami reostato slankiklį, matavimo rezultatus įveskite į lentelę: Srovės stiprumas Įtampa I U A V 4. Remdamiesi gautais eksperimentiniais duomenimis sukonstruokite tiesioginės srovės įtampos charakteristiką. srovės šaltinis. 5. Nustatykite galimą nuolatinės srovės šaltinio EML vertę ir trumpojo jungimo srovę. 6. Taikyti eksperimentinių duomenų grafinio apdorojimo ir skaičiavimų techniką nuolatinės srovės šaltinio vidinei varžai apskaičiuoti. 7. Pateikite skaičiavimo rezultatus tokia forma: nuolatinės srovės šaltinio EML: (av±av) V; nuolatinės srovės šaltinio vidinė varža: r=(rср±рср) Ohm. 8. Sukurkite grafinį ryšį U f I programoje Microsoft Excel, naudodami diagramos vedlį, pridėdami tendencijos liniją ir nurodydami linijos lygtį. Naudodami pagrindinius lygties parametrus, nustatykite galimą nuolatinės srovės šaltinio EML vertę, trumpojo jungimo srovę ir vidinę varžą. 9. Skaitmeninėse ašyse nurodykite emf verčių diapazoną, nuolatinės srovės šaltinio vidinę varžą ir trumpojo jungimo srovę, gautą įvairiais nustatymo metodais. 10. Ištirkite išorinėje grandinėje išsiskiriančią galią nuo elektros srovės dydžio. Norėdami tai padaryti, užpildykite lentelę ir sukonstruokite grafinę priklausomybę P f I : Srovės galia I P A W 11. Sukonstruotu grafiku nustatykite didžiausią galios reikšmę, trumpojo jungimo srovę, srovės šaltinio vidinę varžą ir EMF. 12. Galima sukurti grafinį ryšį P f I programoje Microsoft Excel, naudojant diagramos vedlį, pridedant polinomo tendencijos liniją su 2 laipsniu, kertant kreivę su OY (P) ašimi pradžioje ir nurodant lygtį. diagramoje. Naudodami pagrindinius lygties parametrus, nustatykite didžiausią galios vertę, trumpojo jungimo srovę, srovės šaltinio vidinę varžą ir EMF. 13. Suformuluokite bendrą išvadą apie darbą.
Omo dėsnis visai grandinei yra empirinis (išvestas iš eksperimento) dėsnis, nustatantis ryšį tarp srovės stiprumo, elektrovaros jėgos (EMF) ir išorinės bei vidinės grandinės varžos.
Atliekant faktinius nuolatinės srovės grandinių elektrinių charakteristikų tyrimus, būtina atsižvelgti į paties srovės šaltinio varžą. Taigi fizikoje iš idealaus srovės šaltinio pereinama prie tikrojo srovės šaltinio, kuris turi savo varžą (žr. 1 pav.).
Ryžiai. 1. Idealiųjų ir realių srovės šaltinių vaizdas
Norint atsižvelgti į srovės šaltinį su savo varža, visai grandinei reikia naudoti Ohmo dėsnį.
Suformuluokime Ohmo dėsnį visai grandinei taip (žr. 2 pav.): srovės stipris pilnoje grandinėje yra tiesiogiai proporcingas emf ir atvirkščiai proporcingas bendrai grandinės varžai, kur bendra varža suprantama kaip suma. išorinių ir vidinių varžų.
Ryžiai. 2. Omo dėsnio schema visai grandinei.
- R – išorinė varža [Ohm];
- r – EML šaltinio varža (vidinė) [Ohm];
- I – srovės stiprumas [A];
- ε – srovės šaltinio EML [V].
Pažvelkime į kai kurias šios temos problemas. Omo dėsnio uždaviniai visai grandinei paprastai pateikiami 10 klasės mokiniams, kad jie galėtų geriau suprasti nurodytą temą.
I. Nustatykite srovę grandinėje su elektros lempute, kurios varža 2,4 Ohm ir srovės šaltiniu, kurio emf yra 10 V, o vidinė varža yra 0,1 omo.
Pagal Ohmo dėsnį visai grandinei srovės stiprumas yra lygus:
II. Nustatykite srovės šaltinio, kurio emf yra 52 V, vidinę varžą. Jei žinoma, kad šį srovės šaltinį prijungus prie grandinės, kurios varža 10 omų, ampermetras rodo 5 A reikšmę.
Parašykime Omo dėsnį visai grandinei ir išreikškime jo vidinę varžą:
III. Vieną dieną moksleivis paklausė savo fizikos mokytojo: „Kodėl senka baterija? Kaip teisingai atsakyti į šį klausimą?
Jau žinome, kad tikras šaltinis turi savo varžą, kurią lemia arba galvaninių elementų ir baterijų elektrolitų tirpalų varža, arba generatorių laidininkų varža. Pagal Ohmo dėsnį visai grandinei:
todėl srovė grandinėje gali sumažėti arba dėl emf sumažėjimo, arba dėl vidinės varžos padidėjimo. Akumuliatoriaus emf vertė yra beveik pastovi. Vadinasi, srovė grandinėje mažėja dėl padidėjusios vidinės varžos. Taigi, „baterija“ išsikrauna, nes didėja jos vidinis pasipriešinimas.