- •Изучение закона ома для цепей постоянного тока
- •Изучение закона ома для цепей постоянного тока.
- •1. Электрический ток.
- •2. Применение закона Ома для участка цепи.
- •3. Соединение проводников.
- •3.1. Последовательное соединение.
- •3.2. Параллельное соединение.
- •4. Расширение пределов измерения измерительных приборов.
- •5. Применение закона Ома для полной цепи.
- •6. Соединение нескольких источников тока.
- •7. Правила Кирхгофа.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА МАТЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-2.
Изучение закона ома для цепей постоянного тока
г. Набережные Челны
2004 год
Изучение закона ома для цепей постоянного тока.
Цель работы: Изучение закона Ома для участка цепи, содержащего и не содержащего ЭДС, а также для замкнутой цепи. Изучение распределения потенциала в замкнутой и не замкнутой цепях.
Приборы и принадлежности: Вольтметр, миллиамперметр, два резистора, два гальванических элемента (источник постоянного тока).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
ВВЕДЕНИЕ.
Согласно закону Ома, отношение разности потенциалов (1 - 2) на концах проводника к силе тока I в этом проводнике есть величина постоянная для данного проводника (при данных внешних условиях) и называется электрическим сопротивлением:
|
Общим случаем является участок цепи с сопротивлением, содержащим еще ЭДС (Рис.1). В этом случае вместо (1) имеет место более сложное соотношение:
|
где R12 сопротивление участка цепи между точками 1 и 2, равное в данном случае сумме R+r сопротивления резистора R и внутреннего сопротивления r источника ЭДС ε12 на участке 1-2. Соотношение (2) называют законом Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.
Правила знаков следующие. На участке цепи выбираем произвольное направления обхода, например - слева направо (Рис.1). Если направление обхода совпадает с направлением тока, то слева в формуле (2) ставят знак «+», если при этом источник ЭДС обходят (внутри) от «-» к «+», то ЭДС берут со знаком «+». Если же направление тока противоположно направлению обхода и соответственно если источник внутри обходят от «+» к «-», то I и ε берут со знаком «-».
Если направление тока неизвестно, то оно выбирается предположительно. Вычисленные токи окажутся положительными, если предположение было верным; в противном случае вычисленные токи окажутся отрицательными.
В работе предлагается измерить сопротивление двух резисторов, определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника. В завершение построить потенциальную диаграмму, характеризующую изменение потенциала вдоль цепи электрического тока.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ.
1. Электрический ток.
Если за время dt через поверхность переносится заряд dq, то сила тока равна:
|
(1) |
где dq, (∆q) - заряд, прошедший через данное сечение за время dt, (∆t). Электрический ток может быть обусловлен движением как положительных, так и отрицательных носителей. За направление тока I принимается направление движения положительных носителей.
Плотностью тока j, проходящего через проводник с площадью сечения dS┴, называется отношение:
|
(2) |
За направление j принимается направление движения положительных носителей. Полный ток I через некоторую поверхность равен сумме токов через элементарные поверхности, образующие ее.
|
(3) |
Вектор плотности тока выражается через объемный заряд и скорость, с которой он движется
|
(4) |
где ρ - плотность заряда, т.е. заряд в единичном объеме, n - число элементарных зарядов в единице объема, q - заряд одной частицы, V – скорость движения заряда.