Методика эксперимента
Эксперимент производится на установке, схема которой показана на рис. 4
Рис. 4
Исследуемый участок 1-6 содержит 2 источника э.д.с. 1 и 2 (аккумуляторы) и 3 переменных резистора R1 , R2 , R3 (магазины сопротивлений). Источник э.д.с. служит для создания на участке 1-6 отличной от нуля разности потенциалов. Сопротивления источников пренебрежимо малы.
Формула (5) может быть применена для любого участка цепи. Ток в замкнутой цепи создается тремя источниками тока, однако, для расчета тока на любом участке достаточно знать э.д.с. только на этом участке и разность потенциалов на его концах. Разность потенциалов измеряется при помощи вольтметра PV.
Запомним правило: вольтметр измеряет разность потенциалов между двумя точками, а не напряжение! Напряжение, в соответствии с определением (4), определяется не между двумя точками, а для конкретного участка цепи. И только на участках цепи, не содержащих э.д.с., значение напряжения совпадает с разностью потенциалов, что и дает основание (только в этом случае!) говорить, что вольтметр измеряет напряжение. Ток в цепи измеряется миллиамперметром PA.
В ходе эксперимента необходимо решить две задачи:
1.Рассчитать ток на участке 1-6 по формуле (5) и сравнить его с показаниями прибора PA.
2. Для каждого из участков 1-2, 2-3,... 5-6 рассчитать и построить график изменения потенциала по формуле (7). Сравнить суммарный результат изменения потенциала на участке 1-6 с показаниями прибора PV.
Выполнение работы
Заготовьте таблицу
Таблица
1, В |
2, В |
R1 ,Ом |
R2 , Ом |
R3 , Ом |
1-2 ,В |
I ,мА |
|
|
|
|
|
|
|
2. Соберите схему в соответствии с рис.4. При разомкнутом ключе S измерьте вольтметром PV э.д.с. источников 1 и 2. Запишите результаты в таблицу (Не забудьте правильно определить знаки э.д.с для участка 1-6).
3. Установите сопротивления R1 , R2 и R3 по указанию преподавателя. Замкните цепь и измерьте ток в цепи I (амперметром PA) и разность потенциалов 1 - 6 на концах участка 1-6 (вольтметром PV). Результаты запишите в таблицу. Разберите цепь.
4. Вычислите значение тока I' на участке 1-6 по формуле (5) и сравните с результатом I измерения прибором PA. Определите меру расхождения результатов
I 5. Для каждого из участков 1-2, 2-3,...5-6 рассчитайте изменения потенциала по формулам (7) - (7''). 6. Изобразите на миллиметровке схему участка 1-6 (длиной 10-15 см). Постройте под схемой график распределения потенциала на участках 1-2, 2-3 и т.д. в соответствии с рис.3, используя результаты расчетов в п.5.(Рекомендуемый масштаб: 1В - 2 2,5 см).
7. Определите по графику падение потенциала (1 - 6 )РАС и сравните его с показаниями вольтметра PV.
8. Объясните превращения энергии на каждом из участков 1-2, 2-3 и т.д., а также на участке 1-6 в целом.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение сторонних сил. Какое устройство называется источником тока?
2. Дайте определение э.д.с. и напряжения на участке цепи. Каков их физический смысл?
3. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи и правила знаков для силы тока, э.д.с. и падения потенциала. 4. Опишите превращения энергии внутри источника тока и на активном сопротивлении.
5. Объясните изменение потенциала внутри источника тока и на активном сопротивлении.
6. В каком случае э.д.с. можно измерять вольтметром?