Laboratorinis darbas Ohmo dėsnis visai grandinei. Darbo tikslas: gilinti Omo dėsnio supratimą visai grandinei ir grandinės atkarpai
Dydis: px
Pradėti parodymą iš puslapio:
nuorašas
1 3 Darbo tikslas: gilinti Omo dėsnio supratimą visai grandinei ir grandinės atkarpai. Užduotis: eksperimentiškai patikrinti Omo dėsnio pagrįstumą uždarai nešakotai grandinei. Prietaisai ir priedai: modernizuotas FPM-0 montavimas. BENDRIEJI KLAUSIMAI Tvarkingas elektros krūvių judėjimas vadinamas elektros srove. 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 ploto vienetą laidininko skerspjūvis 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 vieno srovės nešiklio krūvis; n nešiklio koncentracija; v yra nešiklio dreifo greitis. Jei paviršiaus elementas ds laikomas vektoriumi, nukreiptu išilgai teigiamos normalios, tada srovės stiprio ir jos tankio santykis yra I (S) j ds, (4) kur S yra sritis, per kurią teka įkrautas srautas. dalelės praeina. Galima nurodyti daugybę veiksnių, galinčių sukelti tvarkingą mokesčių judėjimą. Visų pirma, tai gali būti elektrinės (Coulomb) jėgos, kurių įtakoje judės teigiami krūviai.
2 4 eiti palei lauko linijas, neigiamas prieš. Šių jėgų laukas vadinamas Kulonu, šio lauko intensyvumas žymimas E cool. Be to, elektros krūvius gali veikti ir neelektrinės jėgos, pavyzdžiui, magnetinės. Šių jėgų veikimas panašus į kokio nors elektrinio lauko veikimą. Pavadinkime šias jėgas pašalinėmis, o šių jėgų lauką – pašaliniu lauku, kurio intensyvumas E stor. Galiausiai, tvarkingas elektros krūvių judėjimas gali atsirasti neveikiant išorinėms jėgoms, o 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 metalų elektroninės laidumo teorijos koncepcijomis. Apsvarstykite elektros srovę metaliniuose laidininkuose, kurių viduje yra laukas, kurio stipris E. Ji veikia laisvojo laidumo elektronus jėga F = ee, kur e – elektrono krūvis. Ši jėga informuoja elektronus, kurių masė m, pagreičiu a = F/m = ee/m. Jei elektronų judėjimas metale vyktų neprarandant energijos, jų greitis, taigi ir srovės stiprumas laidininke laikui bėgant didėtų. Tačiau susidūrus su gardelės jonais, kurie atlieka atsitiktinį šiluminį svyravimo judesį, 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, per laisvą kelią τ nuo vieno susidūrimo iki kito. Tai reiškia, kad kiekvieno laisvo bėgimo pradžioje elektronas turi tik savo šiluminio judėjimo greitį, o bėgimo pabaigoje, prieš susidūrimą, jo greitis veikiant jėgai F = ee padidėja iki tam tikros vertės. v. Nepaisydami šiluminio judėjimo greičio, galime daryti prielaidą, kad elektrono judėjimas jėgos kryptimi iš lauko yra tolygiai pagreitintas pradiniu greičiu v 0 = 0. Laisvo kelio metu elektronas įgyja tvarkingo judėjimo greitį a τ eеτ / m, o vidutinį šio judėjimo greitį v
3 5 v v e 0 v E τ. m Vidutinis laisvas kelias nustatomas pagal vidutinį elektrono šiluminio judėjimo greitį u ir vidutinį laisvąjį elektrono 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. Turint omenyje šį žymėjimą, srovės tankis m u bus parašytas kaip j = γe. (5) Omo dėsnį gavome diferencine forma. Dabar atsižvelgsime į aplinkybę, kad, be Kulono, išorinės jėgos turi veikti ir elektroną, dalyvaujantį kuriant nuolatinę srovę savavališkai pasirinktoje grandinės atkarpoje. Tada (5) įgaus formą j j γ(ekul Estor) arba E E cool stor. (6) γ Padauginkime (6) iš laidininko ilgio elemento dl ir gautą išraišką integruokime per laidininko atkarpą iš atkarpos į atkarpą: j E dl E dl cool stor dl. (7) γ I Atsižvelgiant į tai, kad nuolatinei srovei j ir γ, kur ρ yra laidininko savitoji varža, (7) išraiška įgaus formą S ρ ρ Ekudl Estordl I dl. (8) S Pirmasis (8) integralas yra potencialų skirtumas (φ φ) tarp atkarpų ir taškų. 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, tada
4 6 l R ρ. (9) S Taigi (8) formulė turi formą φ φ ξ IR U. (0) Tai apibendrintas Ohmo dėsnis vientisa forma netolygiai grandinės atkarpai. (U įtampos kritimas skyriuje -). Esant vienalytei laidininko atkarpai, ty nesant išorinių jėgų šioje atkarpoje, nuo (0) turime φ φ IR. () Jei grandinė uždaryta (φ φ), tai iš (0) gauname MONTAVIMO IR MATAVIMO METODO APRAŠYMAS Pav.. Bendras įrenginio vaizdas 6 Instaliaciją sudaro (pav.) iš matavimo dalies ir kolonos su metrine skale. Ant kolonos sumontuoti du fiksuoti laikikliai, tarp kurių įtempta nikelio-chromo viela 3. Išilgai kolonos juda kilnojamas laikiklis 4, užtikrinantis kontaktą su viela. Priekiniame skydelyje yra voltmetras 5, miliampermetras 6, „tinklo“ jungiklis, srovės reguliatorius, 7 voltmetro diapazonų mygtuko jungiklis, kuris tuo pačiu metu perjungia voltmetrą nuo įtampos kritimo matavimo iki EMF matavimo. Ant pav. pateikta srovės šaltinio įtampos kritimo U ir EMF matavimo schema. Kintamoji varža r yra nuosekliai prijungta prie srovės šaltinio grandinės, kuri veikia kaip šaltinio vidinė varža, kurios reguliatoriaus rankenėlė, „srovės reguliatorius“, rodoma prietaiso priekiniame skydelyje. Kintamoji varža r leidžia reguliuoti srovės stiprumą 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 judamą laikiklį. Uždarius raktą K, grandinėje r rr atsiranda elektros srovė. Grandinė susideda iš nehomogeninės atkarpos r ir vienalytės atkarpos R. Pagal nurodytą srovės kryptį užrašome Omo dėsnius vienarūšėms K I R gimtosios ir nehomogeninės 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 nehomogeninės dalys, šias lygtis (φ φ) (φ φ) ξ I(R r) galima užrašyti sudėjus šias lygtis. Gautas Omo dėsnis uždarai grandinei: ξ I(R r). (3) Potencialų skirtumą φ φ, atsižvelgiant į () ir (3), galima išreikšti formule ξr φ φ. R r Atidarius klavišą K (R =, ir I = 0) φ φ =. Naudodami Omo dėsnį uždarai grandinei, galite apskaičiuoti nehomogeniškos atkarpos varžą r pagal formulę ξ U r, U = φ φ. (4) I Darbo idėja yra patikrinti Ohmo 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 vertė nustatoma kaip charakteristikos nuolydžio I ašiai liestinė. Fig. 3 parodyta laidininko srovės-įtampos charakteristika: ΔU R tgα. (5) ∆I
6 8 Nustatytas grafinis ryšys tarp reikšmių U, I, R išreiškia Omo dėsnį homogeninei U grandinės atkarpai: α ΔI ΔU I Pav. 3. Voltamperinė laidininko 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 DARBO TVARKA Užduotis I. Laidininko srovės-įtampos charakteristikų tyrimas.. Padarykite išmatavimų lentelę (lentelę). I lentelė, ma U, V. Paspauskite mygtuko jungiklį (U matavimas). 3. Perkelkite kilnojamąjį laikiklį 4 į vidurinę padėtį (l = 5 cm). 4. Įjunkite diegimą tinkle. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite mažiausią srovės stiprumo vertę. 6. Voltmetro ir ampermetro rodmenis užrašykite į lentelę 7. Didinant srovės stiprumą reguliatoriumi, pašalinkite U priklausomybę nuo I (5 0 reikšmės). 8. Sukurkite srovės-įtampos charakteristiką. 9. Apskaičiuokite laidininko varžą naudodami grafiką pagal (5) formulę. 0. Žinodami laidininko R varžą, pagal formulę (7) nustatykite elektrinę varžą ρ. Laidininko skersmuo d = 0,36 mm Padarykite išvadą.
7 9 II užduotis. Grandinės atkarpos varžos įtakos įtampos kritimo atkarpoje dydžiui tyrimas .. Padarykite lentelę. matavimai. Lentelė l, cm U, V. Paspauskite mygtuko jungiklį (U matavimas). 3. Nustatykite kilnojamąjį laikiklį į padėtį l = 0 cm 4. Įjunkite įrenginį į elektros tinklą. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite srovės stiprumą iki 50 ma. 6. Įrašykite į lentelę. voltmetro rodmenys U ir l. 7. Padidinus laidininko l ilgį, pašalinkite U priklausomybę nuo l, išlaikant I = 50 mA reikšmę su srovės reguliatoriumi. 8. Sklypas U prieš l. 9. Padarykite išvadą. III užduotis. Omo dėsnio tyrimas uždarai grandinei .. Padarykite lentelę. 3 išmatavimai. 3 lentelė I, ma U, B R, Ohm r, Ohm, V I(R + r), B 50. Paspauskite mygtuko jungiklį (U matavimas). 3. Kilnojamą laikiklį nustatykite į padėtį l = 5 cm 4. Įjunkite įrenginį į elektros tinklą. 5. Srovės reguliatoriumi nustatykite srovės stiprumą iki 50 ma. 6. Įrašykite voltmetro U rodmenis į lentelę Paspauskite mygtuko jungiklį (EMF matavimas). Tokiu atveju voltmetro matavimo diapazonas išplečiamas. Voltmetro padalijimo vertė EML matavimo grandinėje yra 0,5 V. Išmatuokite EML reikšmę () ir užrašykite į lentelę Iš I užduoties matavimo rezultatų paimkite varžos reikšmę R. Rezultatą užrašykite į lentelę Apskaičiuokite varžą r reikšmė nehomogeninei grandinės atkarpai pagal (4) formulę. Įrašykite rezultatą 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 reikšme Padarykite išvadą. TESTO KLAUSIMAI. Suformuluokite Omo dėsnius uždarai grandinei ir grandinės atkarpai.. Kokia fizinė EML šaltinio prasmė? 3. Kaip išmatuoti į grandinę įtraukto šaltinio EML? 4. Kodėl ampermetrai turi mažą varžą, o voltmetrai – labai didelę? 5. Kokias sąlygas turi atitikti įžeminimo įrenginys? Paaiškinkite. 6. Kokios yra elektrinio lauko reikšmės? 7. Koks yra elektrinio lauko stiprumas? 8. Kas vadinama potencialu? 9. Nubraižykite dviejų nuolatinės srovės šaltinių lygiagrečio ir nuoseklaus sujungimo schemą. 0. Kokiu tikslu srovės šaltiniai jungiami nuosekliai? Koks tikslas lygiagrečiai jungti srovės šaltinius? Kokiais vienetais matuojamas srovės stiprumas, srovės tankis, potencialų skirtumas, įtampa, EML, atsparumas elektros srovei, laidumas? 3. Kas yra varža? 4. Kas lemia metalinio laidininko savitąją varžą? 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. Iš Omo dėsnio diferencine forma išveskite apibendrintą Omo dėsnį integralia forma. BIBLIOGRAFINIS SĄRAŠAS. Detlaf A.A. Fizikos kursas: vadovėlis. pašalpa universitetams / A. A. Detlafas, B. M. Yavorsky M.: Aukštasis. mokykla., S.. Trofimova T. I. Fizikos kursas: vadovėlis. pašalpa universitetams / T. I. Trofimova M.: Aukštasis. mokykla, s. 3. Terentiev N. L. Elektra. Elektromagnetizmas: vadovėlis. pašalpa / N. L. Terentiev Chabarovskas: Chabaro leidykla. valstybė tech. un-ta, s.
MASKUVOS VALSTYBINIO TECHNIKOS UNIVERSITETAS "MAMI" Fizikos katedra LABORATORINIS DARBAS.04 TIESIOGINĖS SROVĖS DĖSNIŲ STUDIJIMAS Maskva 00 Laboratorinis darbas.04 NUOLATINĖS SROVĖS DĖSNIŲ STUDIJIMAS Tikslas
Laboratorinių darbų nurodymai.1.7 METALŲ ELEKTROS ATSPARUMAS Anikin AI, Frolova LN. Metalų elektrinė varža: Laboratorijos įgyvendinimo gairės
Laidininko savitosios varžos nustatymas. Įvadas. Elektros srove vadinamas tvarkingas įkrautų dalelių judėjimas. Pačios šios dalelės vadinamos srovės nešėjais. metaluose ir puslaidininkiuose
4. Laboratorinis darbas 22 OHMA TEISĖS TEISINGUMO TIKRINIMAS. LAIDINKO SPECIALIOSIOS ATSPARUMOS NUSTATYMAS Darbo tikslai: 1) patikrinti Omo dėsnio galiojimą; 2) nustatyti laidininko savitąją varžą.
3 Darbo tikslas: 1. Susipažinimas su kai kuriais elektros matavimo prietaisais. 2. Susipažinimas su vienu iš elektros varžos matavimo metodų. Užduotis: nustatyti chromo-nikelio elektrinę varžą
Laboratorinis darbas Šaltinio vidinės varžos ir EML nustatymas. Tikslas: susipažinti su srovės šaltinio charakteristikų nustatymo metodais. Prietaisai ir priedai: patikrintas srovės šaltinis,
Laboratorinis darbas 3.4 Omo dėsnis nehomogeninei grandinės atkarpai 3.4.1. Darbo tikslas Darbo tikslas – susipažinti su nuolatinės srovės grandinių kompiuteriniu modeliavimu ir eksperimentiniu patvirtinimu
Rusijos Federacijos Švietimo ministerija Sankt Peterburgo valstybinės miškų inžinerijos akademijos Syktyvkaro miškų institutas (filialas). S. M. Kirova Fizikos katedra OHMA TEISĖS PATIKRINIMAS Metodinis
TIESIOGINĖS SROVĖS DĖSNIŲ TĘSTYMUMO LYGTIS IR STACIONARIOJI SROVĖS BŪKLĖS ŽEMĖLAPIS TIESIOGINIŲ SROVĖS DĖSNIŲ SCHEMA Srovės charakteristikos Srovės stipris 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
TIKSLAI Laboratorinis darbas 3 Apibendrinto Omo dėsnio tyrimas ir elektrovaros jėgos matavimas kompensavimo metodu 1. Grandinės atkarpos, 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. Elektros srovės atsiradimo sąlygos. Omo dėsnis už
NUOLATINĖ ELEKTROS SROVĖ Elektros srovės priežastys Įkrauti objektai sukelia ne tik elektrostatinį lauką, bet ir elektros srovę. Šiuose dviejuose reiškiniuose ten
LABORATORINIS DARBAS, STUDIJANT OHM TEISĘ. LAIDINKO SPECIALIOSIOS ATVAROS NUSTATYMAS Darbo tikslas: ištirti laidininko galuose esančios įtampos priklausomybę nuo jo ilgio, esant pastoviam srovės stiprumui, praeinant.
Safronovas V.P. 0 TIESIOGINĖ SROVĖ - - Skyrius TIESIOGINĖ ELEKTROS SROVĖ .. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai Elektros srove vadinama tvarkingu krūvių judėjimu. Manoma, kad srovė teka iš teigiamos į
9 skyrius Nuolatinė elektros srovė 75 Elektros srovė, stiprumas ir srovės tankis Elektrodinamika yra elektros energijos dalis, kurioje nagrinėjami procesai ir reiškiniai, kuriuos sukelia elektros judėjimas.
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 VALSTYBINĖS ARCHITEKTŪROS IR STATYBOS UNIVERSITETAS Fizikos katedra DC GRANDINĖS Laboratoriniai darbai 78 Gairės
Laboratorinis darbas 3 APBENDRINTO OHM DĖSNIS TYRIMAS IR ELEKTROS VAROSIOS JĖGOS MATAVIMAS KOMPENSAVIMO METODU Darbo tikslas: ištirti potencialų skirtumo grandinės atkarpoje, kurioje yra EML, priklausomybę nuo jėgos.
RUSIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA Federalinė valstybinė biudžetinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga "Irkutsko valstybinis universitetas" (FGBOU VPO "IGU") 4-5 Parametrų skaičiavimas
Nuolatinės srovės įstatymai Paskaita 2.4. TIESIOGINĖ ELEKTROS SROVĖ 1. Elektros srovės priežastys. 2. Srovės tankis. 3. Tęstinumo lygtis. 4. Išorinės jėgos ir E.D.S. 5. Omo dėsnis nehomogeniškam
8 paskaita Nuolatinė elektros srovė Elektros srovės samprata Elektros srovės tvarkingas (kryptinis) elektros krūvių judėjimas Išskirkite: Laidumo srovės (srovės laidininkuose) judėjimas
METALINIO LAIDINKO SPECIALIOSIOS ELEKTRINĖS ATVAROS MATAVIMAS Darbo tikslas: 1. Patikrinti Omo dėsnį homogeniniam laidininkui. 2. Patikrinkite varžos priklausomybės nuo vienalytės ilgio tiesiškumą
3 Darbo tikslas: išmanyti magnetinio lauko matavimo ir skaičiavimo metodikas. 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: srovės stipris ir tankis Elektros srovė yra tvarkingas elektros krūvių judėjimas. Srovės laidininkai gali būti
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA
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 Uralo federalinis universitetas, pavadintas pirmojo Rusijos prezidento B. N. Jelcino vardu, MATAVIMAS METALINIO LAIDINKO ELEKTRINĖS ATVAROS
10 TIESIOGINĖ ELEKTROS SROVĖ. Omo dėsnis Elektros srovė yra tvarkingas (kryptinis) įkrautų dalelių judėjimas erdvėje. Šiuo atžvilgiu taip pat vadinami nemokami mokesčiai
"TIESIOGINĖS SROVĖS ĮSTATYMAI". Elektros srove vadinamas tvarkingas kryptingas įkrautų dalelių judėjimas. Srovei egzistuoti būtinos dvi sąlygos: Nemokamų mokesčių buvimas; Išorės buvimas
4 paskaita. TIESIOGINĖ ELEKTROS SROVĖ Srovės charakteristikos. Stiprumas ir srovės 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 SPECIALIOSIOS LAIDINKO ELEKTROS ATVAROS MATAVIMAS Darbo tikslas: ištirti varžos matavimo metodą naudojant ampermetrą ir voltmetrą; 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 matuoti
Rusijos Federacijos švietimo ministerija Tomsko politechnikos universitetas Teorinės ir eksperimentinės fizikos katedra OHMA TEISĖS STUDIJIMAS Virtualios laboratorijos diegimo gairės
BENDROJI FIZIKA. Elektra. Paskaitos 8 9. TIESIOGINĖ 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 jungimas Laidumo srovė. srovės tankis. Srovės stiprumas Apibrėžimas. Laidumo srovė vadinama
Laboratorinis darbas 4 Nuolatinės srovės šaltinio charakteristikų tyrimas Metodinis vadovas Maskva 04 . Laboratorinio darbo tikslas Nuolatinės srovės šaltinio charakteristikų tyrimas, apibrėžimai
Laboratorinis darbas 2 ELEKTROSTATINIŲ LAUKŲ TYRIMAS Darbo tikslas – rasti ir nutiesti ekvipotencinius paviršius ir elektrinio lauko jėgos linijas tarp dviejų savavališkos formos elektrodų; apibrėžti
Baltarusijos Respublikos Švietimo ministerija Mokymo įstaiga "MOGILEVO VALSTYBINIS MAISTO UNIVERSITETAS" Fizikos katedra STUDIJAMA TIESIOGINĖS SROVĖS TEISĖS. TILTŲ ATSPARUMOS MATAVIMAS
RUSIJOS FEDERACIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA KAZANĖS VALSTYBINIS ARCHITEKTŪROS IR STATYBOS UNIVERSITETAS Fizikos, elektrotechnikos ir automatikos katedra Laboratorinis darbas 31 "TILTŲ METODAS"
OHM NEHOMOGENINGOS GRANDINĖS DALIES DĖSNIS Srovės tankio priklausomybė nuo laisvųjų krūvių dreifo greičio. S k I 1 j I S k, (1) kur I yra jėga
Federalinė švietimo agentūra Valstybinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga "Ramiojo vandenyno valstijos universitetas" RIČIŲ INDUKTUKCIJOS NUSTATYMAS Metodinis
LABORATORINIS DARBAS 73 METALINIO LAIDINKO SPECIALIOSIOS ATSPARUMOS NUSTATYMAS 1. Darbo tikslas ir turinys. Darbo tikslas – supažindinti su metalo savitosios varžos matavimo metodu
LABORATORINIS DARBAS 3-7: GALVANINIŲ ELEMENTŲ ELEKTROS VAROSIŲ JĖGŲ MATAVIMAS KOMPENSAVIMO METODAIS Studentų grupė Priėmimo įvykdymo apsauga Darbo tikslas: supažindinimas su kompensavimo būdais ir taikymu
Darbo tikslas: susipažinti su vienu iš rezistorių elektrinės varžos matavimo metodų. Patikrinkite varžų pridėjimo taisykles įvairiems rezistorių prijungimo būdams. Užduotis: Sudarykite schemą
1 LABORATORINIS DARBAS 1 ELEKTROS VAROSIOS JĖGOS MATAVIMAS KOMPENSAVIMO BŪDU DARBO TIKSLAS: ištirti šaltinio EML matavimo kompensavimo metodą. Išmatuokite galvaninio elemento EML. INSTRUMENTAI IR PRIEDAI:
RUSIJOS ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA 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 TECHNINIS UNIVERSITETAS" Katedra "Naftos ir dujų gavybos bendroji fizika ir fizika"
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 valstybinė biudžetinė aukštoji mokykla "Kurgano valstybinis universitetas" "Bendrosios fizikos katedra"
12 tema. Nuolatinė elektros srovė 1. Elektros srovė ir srovės stipris Medžiagoje esantys laisvieji krūvininkai (elektronai ir (arba) jonai) normalioje būsenoje juda atsitiktinai. Jei sukursite išorinį
Federalinė švietimo agentūra GOU VPO Uralo valstybinis technikos universitetas - UPI DC Klausimai dėl programuoto fizikos valdymo visų mokymo formų studentams
0 DARBAS PLOKŠTUMO LYGIAUSIAUS ELEKTROSTATINIO LAUKO MODELIAVIMAS LAIDIUOSE LAPUOSE Darbo tikslas. Gaukite empirinį vienodo elektrinio potencialo vaizdą, sukurkite ant jo įtampos linijas
LABORATORINIS DARBAS N 5 TIESIOGINĖS SROVĖS DARBO TIKSLŲ DĖSNIŲ STUDIJIMAS 1. Įgyti praktinių įgūdžių dirbant su paprasčiausiais elektriniais matavimo prietaisais. 2. Elektros tėkmės dėsnių tyrimas
Maskvos valstybinis universitetas M.V. Lomonosovas Maskvos valstybinis universitetas Fizikos fakultetas Bendrosios fizikos katedra Bendrosios fizikos (elektros ir magnetizmo) laboratorinė praktika
25 paskaita Nuolatinė elektros srovė. Stiprumas ir srovės tankis. Omo dėsnis vienalytei grandinės atkarpai. Darbas ir srovės galia. Džoulio Lenco dėsnis. Omo dėsnis nehomogeninei grandinės atkarpai. Kirchhoffo taisyklės.
Pastovi elektros srovė Srovės stiprumas Srovės tankis Elektros srovė yra tvarkingas elektros krūvių judėjimas Šie krūviai vadinami srovės nešikliais Metaluose ir puslaidininkiuose srovėnešiai
3. Laboratorinis darbas 21 ELEKTROSTATINIO LAUKO TYRIMAS Darbo tikslai: 1) eksperimentiškai ištirti kvazistacionarų elektrinį lauką, sudaryti potencialių paviršių ir linijų vaizdą
Egzamino tęstinumo lygtis arba tęstinumo lygtis (tęsinys) Neprivalomas įterpimas
Laboratorinis darbas Apie laidininko savitosios varžos nustatymą. Įvadas. Elektros srovė yra tvarkingas įkrautų dalelių judėjimas. Su savimi šios dalelės vadinamos srovės nešėjais. metaluose
Valstybinė aukštoji mokykla "DONETSK NACIONALINIS TECHNIKOS UNIVERSITETAS" Fizikos katedra ATASKAITA apie laboratorinius darbus 7 KONDENSATORIŲ APERIODINĖS IŠKROVĖS TYRIMAS IR JO NUSTATYMAS
Laboratorinis darbas.3 SROVĖS ŠALTINIO CHARAKTERISTIKŲ TYRIMAS Darbo tikslas: ištirti srovės, bendrosios ir naudingosios galios, šaltinio naudingumo priklausomybes nuo apkrovos varžos;
TIESIOGINĖ SROVĖ 2008 Grandinę sudaro srovės šaltinis, kurio EMF yra 4,5 V, o vidinė varža r=,5 omų, ir laidininkai, kurių varža = 4,5 omo ir 2= omai. Darbas, kurį srovė atlieka laidininke per 20 minučių yra lygi r ε
LABORATORINIS DARBAS 5 LAIDININKŲ ATVAROS MATAVIMAS Darbo tikslas: varžos matavimo metodų studija, elektros srovės dėsnių nuosekliojo ir lygiagrečiojo jungimo grandinėse tyrimas.
OHM NEHOMOGENINGOS GRANDINĖS DALIES DĖSNIS 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 būdu. Įranga.
Projektuojant ir taisant grandines įvairiems tikslams, reikia atsižvelgti į Ohmo dėsnį visai grandinei. Todėl tie, kurie ketina tai daryti, kad geriau suprastų procesus, šis dėsnis turi būti žinomas. 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 aiškumo, nagrinėjama paprasčiausia grandinė su minimaliu elementų skaičiumi, EMF ir aktyvia varžine apkrova. Prie komplekto galima pridėti jungiamųjų laidų. 12V 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 šiluma. Šviesos srautui skleisti išleidžiama tik keli procentai. Skaičiuojant tokias grandines, naudojamas Omo dėsnis uždarai grandinei.
Proporcingumo principas
Eksperimentiniai tyrimai matuojant kiekius esant skirtingoms visos grandinės parametrų vertėms:
- Srovės stiprumas - I A;
- Akumuliatoriaus ir apkrovos varžų sumos - R + r matuojamos omais;
- EMF – srovės šaltinis, žymimas E. matuojamas voltais
buvo pastebėta, kad srovės stiprumas yra tiesiogiai proporcingas EMF ir atvirkščiai proporcingas varžų, kurios grandinėje uždarytos nuosekliai, sumai. Algebriškai tai suformuluojame taip:
Nagrinėjamas grandinės su uždaros grandinės grandinės pavyzdys - su vienu maitinimo šaltiniu ir vienu išoriniu atsparumo apkrovai elementu lempos su kaitinamuoju siūlu pavidalu. Skaičiuojant sudėtingas grandines su keliomis grandinėmis ir daugybe apkrovos elementų, visai grandinei taikomas Omo dėsnis ir kitos taisyklės. Visų pirma, jūs turite žinoti Kirhoffo dėsnius, suprasti, kas yra dviejų terminalų tinklai, keturpoliai, išėjimo mazgai ir atskiros šakos. Tai reikia išsamiai apsvarstyti atskirame straipsnyje; anksčiau šis kursas TERC (elektros ir radijo grandinių teorija) buvo dėstomas institutuose mažiausiai dvejus metus. Todėl mes apsiribojame paprastu visos elektros grandinės apibrėžimu.
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 ir išardžius akumuliatorių, varžos rasti neįmanoma, ji neegzistuoja kaip atskira dalis, kartais rodoma diagramose.
Vidinis pasipriešinimas sukuriamas molekuliniu lygmeniu. Akumuliatoriaus ar kito generatoriaus maitinimo šaltinio su lygintuvu laidžios medžiagos nėra 100% laidžios. Visada yra elementų su dielektriko dalelėmis ar kitokio laidumo metalais, todėl akumuliatoriuje atsiranda srovės ir įtampos nuostoliai. Akumuliatoriuose ir baterijose konstrukcinių elementų varžos įtaka įtampos ir srovės dydžiui išėjime yra aiškiausiai parodyta. Šaltinio gebėjimas tiekti didžiausią srovę lemia laidžių elementų ir elektrolito sudėties grynumą. Kuo grynesnės medžiagos, tuo mažesnė r reikšmė, EML 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 galią, šiuo režimu lempos ritė įkaista iki didžiausio leistino švytėjimo. Per ją einančios srovės formulė parašyta taip:
I \u003d P\U \u003d 21 W / 12V \u003d 1,75 A.
Tokiu atveju lempos spiralė dega puse šilumos, išsiaiškinsime šio reiškinio priežastį. Bendros apkrovos atsparumo skaičiavimams (R + r) atskiroms grandinių atkarpoms taikyti Ohmo dėsnius ir proporcingumo principus:
(R + r) \u003d 12\ 1,75 \u003d 6,85 omų.
Kyla klausimas, kaip iš varžų sumos išskirti r reikšmę. Leidžiama parinktis - išmatuoti lempos spiralės varžą multimetru, atimti ją iš bendros ir gauti r - EMF reikšmę. Šis metodas nebus tikslus – kaitinant spiralę varža gerokai pakeičia jos reikšmę. Akivaizdu, kad lempa nesunaudoja savo charakteristikose deklaruotos galios. Akivaizdu, kad įtampa ir srovė ritės šildymui yra mažos. Norėdami išsiaiškinti priežastį, išmatuokime akumuliatoriaus įtampos kritimą su prijungta apkrova, pavyzdžiui, jis bus 8 voltai. Tarkime, kad ritės varža apskaičiuojama taikant proporcingumo principus:
U / I \u003d 12V / 1,75A \u003d 6,85 omų.
Kai įtampa nukrenta, lempos varža išlieka pastovi, šiuo atveju:
- I \u003d U / R \u003d 8V / 6,85 Ohm \u003d 1,16 A esant reikalingam 1,75 A;
- Dabartinis nuostolis \u003d (1,75 -1,16) \u003d 0,59 A;
- Įtampa = 12V - 8V = 4V.
Energijos suvartojimas bus P = UxI = 8 V x 1,16 A = 9,28 W vietoj nustatyto 21 W. Sužinokite, kur eina energija. Jis negali peržengti uždaros kilpos, lieka tik laidai ir EMF šaltinio konstrukcija.
EML atsparumas -rgalima apskaičiuoti naudojant prarastas įtampos ir srovės vertes:
r \u003d 4V / 0,59A \u003d 6,7 omo.
Pasirodo, kad vidinė maitinimo šaltinio varža „suryja“ pusę sau skirtos energijos, ir tai, žinoma, nėra normalu.
Taip nutinka senoms išeikvotoms arba sugedusioms baterijoms. 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 №10. „Omo dėsnio tyrimas visai grandinei – 3 būdai“. Darbo tikslas: ištirti Omo dėsnį visai grandinei. Darbo uždaviniai: 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: nuolatinės srovės 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 I išraiška Vadinasi, nuolatinės srovės šaltinio išėjimo įtampos priklausomybė nuo srovės stiprio dydžio (įtampos charakteristikos) 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 I r I r 2. 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) taškui B: P=0, tada 0 I I 2 r 0 I r I r I k.z. , t.y. abscisė t.B atitinka trumpojo jungimo srovę; 2) nes parabolė yra simetriška, tada abscisė t.A yra pusė trumpojo jungimo srovės I 3), nes t.A I I k. , 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 Veikimas: 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 absoliučią paklaidą, lygią voltmetro dalybos reikšmei. ryžių. 4 2. Surinkite eksperimentinę sąranką pagal schemą, parodytą 5 paveiksle: pav. 5 3. Atlikite 5-10 eksperimentų seriją, sklandžiai judėdami reostato slankikliui, matavimo rezultatus įveskite į lentelę: Srovės įtampa I U A B 4. Remdamiesi gautais eksperimentiniais duomenimis, sukonstruokite nuolatinės srovės šaltinio srovės-įtampos charakteristiką. 5. Nustatykite galimą nuolatinės srovės šaltinio EML vertę ir trumpojo jungimo srovę. 6. Taikyti eksperimentinių duomenų grafinio apdorojimo ir skaičiavimų metodą nuolatinės srovės šaltinio vidinei varžai apskaičiuoti. 7. Pateikite skaičiavimų rezultatus tokia forma: Nuolatinės srovės šaltinio EML: (avg±avg) V; nuolatinės srovės šaltinio vidinė varža: r=(rav±rav) Ohm. 8. Sukurkite grafinę priklausomybę U f I programoje Microsoft Excel, naudodamiesi diagramos vedliu, pridėdami tendencijos liniją ir tiesės lygties nurodymą. Remdamiesi pagrindiniais lygties parametrais, nustatykite galimą nuolatinės srovės šaltinio EML vertę, trumpojo jungimo srovę ir vidinę varžą. 9. Skaitmeninėse ašyse nurodykite EML, nuolatinės srovės šaltinio vidinės varžos ir trumpojo jungimo srovės verčių diapazoną, gautą įvairiais nustatymo metodais. 10. Ištirkite išorinėje grandinėje išsiskiriančią galią nuo elektros srovės dydžio. Norėdami tai padaryti, užpildykite lentelę ir sukurkite grafinę priklausomybę P f I : Srovės stipris Galia I P A W 11. Pagal grafiką nustatykite didžiausią galios reikšmę, trumpojo jungimo srovę, srovės šaltinio vidinę varžą ir EMF. 12. Galima sukurti grafinę priklausomybę P f I Microsoft Excel programoje, naudojant diagramos vedlį, pridedant polinomo tendencijos liniją, kurios laipsnis 2, kreivės susikirtimas su OY (P) ašimi. pradžioje ir diagramoje nurodant lygtį. Remdamiesi pagrindiniais lygties parametrais, nustatykite didžiausią galios vertę, trumpojo jungimo srovę, srovės šaltinio vidinę varžą ir EMF. 13. Suformuluokite bendrą darbo išvadą.
Omo dėsnis visai grandinei yra empirinis (gautas eksperimento metu) dėsnis, nustatantis ryšį tarp srovės stiprumo, elektrovaros jėgos (EMF) ir išorinės bei vidinės grandinės varžos.
Atliekant tikrus 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
Srovės šaltinio, turinčio savo varžą, svarstymas įpareigoja naudoti Ohmo dėsnį visai grandinei.
Omo dėsnį visai grandinei formuluojame 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 yra EML šaltinio varža (vidinė) [omai];
- I - srovės stiprumas [A];
- ε – srovės šaltinio EML [V].
Panagrinėkime keletą užduočių šia tema. Omo įstatymo užduotys visai grandinei paprastai pateikiamos 10 klasės mokiniams, kad jie galėtų geriau suprasti nurodytą temą.
I. Nustatykite srovės stiprumą grandinėje su elektros lempute, 2,4 omo varža ir srovės šaltiniu, kurio EMF yra 10 V, o vidinė varža 0,1 omo.
Pagal Ohmo dėsnį visai grandinei srovės stipris yra:
II. Nustatykite srovės šaltinio, kurio EMF yra 52 V, vidinę varžą. Jei žinoma, kad kai šis srovės šaltinis yra prijungtas prie grandinės, kurios varža yra 10 omų, ampermetras rodo 5 A vertę.
Mes parašome Ohmo dėsnį visai grandinei ir išreiškiame vidinę varžą:
III. Kartą vienas moksleivis paklausė 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 sumažėjusio EML, arba dėl padidėjusios vidinės varžos. Akumuliatoriaus EML vertė yra beveik pastovi. Todėl srovė grandinėje sumažinama padidinus vidinę varžą. Taigi, „baterija“ atsisėda, nes didėja jos vidinė varža.