Контрольные задания > № 9. ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА
Цель работы: научиться измерять ЭДС источника тока и косвенными измерениями определять его внутреннее сопротивление.
Оборудование: аккумулятор или батарейка для карманного фонаря, вольтметр, амперметр, реостат, ключ.
[Описание схемы Л.9]
Указания к работе.
При разомкнутом ключе (рис. Л.9) ЭДС источника равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого \( R_v \) должно быть много больше внутреннего сопротивления \( r \) источника тока. Обычно сопротивление источника тока достаточно мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0—6 В и сопротивлением \( R_v = 900 \) Ом (см. надпись под шкалой прибора).
Так как \( R_v \gg r \), отличие \( \varepsilon \) от \( U \) не превышает десятых долей процента, а потому погрешность измерения ЭДС равна погрешности измерения напряжения. Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенным путём, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. Действительно, из закона Ома для полной цепи (см. § 106) получаем \( \mathcal{E} = U + Ir \), где \( U = IR \) — напряжение на внешней цепи
\( (R - \text{сопротивление реостата}) \). Поэтому \( r_{пр} = \frac{\mathcal{E}_{пр} - U_{пр}}{I_{пр}} \).
Для измерения силы тока в цепи можно использовать школьный амперметр со шкалой 0—2 А.
Максимальные погрешности измерений внутреннего сопротивления источника тока определяются по формулам
\( \varepsilon_{\mathcal{E}} = \frac{\Delta \mathcal{E}}{ \mathcal{E}_{пр}} \approx \frac{\Delta U}{U_{пр}} + \frac{\Delta I}{I_{пр}} \), \( \Delta r = r_{пр} \cdot \varepsilon_{r} \).
Вопрос:
№ 9. ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА
Цель работы: научиться измерять ЭДС источника тока и косвенными измерениями определять его внутреннее сопротивление.
Оборудование: аккумулятор или батарейка для карманного фонаря, вольтметр, амперметр, реостат, ключ.
[Описание схемы Л.9]
Указания к работе.
При разомкнутом ключе (рис. Л.9) ЭДС источника равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого \( R_v \) должно быть много больше внутреннего сопротивления \( r \) источника тока. Обычно сопротивление источника тока достаточно мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать школьный вольтметр со шкалой 0—6 В и сопротивлением \( R_v = 900 \) Ом (см. надпись под шкалой прибора).
Так как \( R_v \gg r \), отличие \( \varepsilon \) от \( U \) не превышает десятых долей процента, а потому погрешность измерения ЭДС равна погрешности измерения напряжения. Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенным путём, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. Действительно, из закона Ома для полной цепи (см. § 106) получаем \( \mathcal{E} = U + Ir \), где \( U = IR \) — напряжение на внешней цепи
\( (R - \text{сопротивление реостата}) \). Поэтому \( r_{пр} = \frac{\mathcal{E}_{пр} - U_{пр}}{I_{пр}} \).
Для измерения силы тока в цепи можно использовать школьный амперметр со шкалой 0—2 А.
Максимальные погрешности измерений внутреннего сопротивления источника тока определяются по формулам
\( \varepsilon_{\mathcal{E}} = \frac{\Delta \mathcal{E}}{ \mathcal{E}_{пр}} \approx \frac{\Delta U}{U_{пр}} + \frac{\Delta I}{I_{пр}} \), \( \Delta r = r_{пр} \cdot \varepsilon_{r} \).
Измерение внутреннего сопротивления: Снять показания амперметра \( I_{пр} \) и вольтметра \( U_{пр} \) при замкнутом ключе для трёх положений движка реостата. Вычислить \( r_{пр} \) по формуле \( r_{пр} = \frac{\mathcal{E}_{пр} - U_{пр}}{I_{пр}} \). Результаты занести в таблицу 13.
Расчёт погрешностей: Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС \( \Delta \mathcal{E}, \varepsilon_{\mathcal{E}} \) и внутреннего сопротивления \( \Delta r, \varepsilon_{r} \) источника тока, используя данные о погрешности приборов (класс точности). Все данные занести в таблицу 14.
Запись результатов: Записать результаты измерений ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока в окончательном виде: \( \mathcal{E} = \mathcal{E}_{пр} \pm \Delta \mathcal{E} \), \( \varepsilon_{\mathcal{E}} = ... \% \); \( r = r_{пр} \pm \Delta r \), \( \varepsilon_{r} = ... \% \).