Что измеряет вольтметр присоединенный к источнику при разомкнутом ключе приблизительно эдс
Лабораторная работа по теме «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника напряжения»
Методические рекомендации по выполнению
«Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника напряжения»
Цель работы: определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника напряжения.
Оборудование: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы, калькулятор, линейка, карандаш, амперметр, вольтметр, источник напряжения, ключ, соединительные провода, реостат.
Ознакомление с правилами техники безопасности: ТБ
Содержание и последовательность выполнения заданий:
1. Выполнить задание №А
2. Сделать вывод о проделанной лабораторной работе.
3. Дополнительные задания по расчету относительной и абсолютной погрешности.
4. Ответить на контрольные вопросы.
Методические рекомендации по выполнению и оформлению лабораторной работы
1. Выполнить задание №А.
Задание №А: Вычислите ЭДС источника для этого:
1. Соберите цепь по схеме (рис.1):
3.Установив, ползунок реостата примерно по середине, измерьте силу тока и напряжение, запишите полученные значения: I 1 = U 1 =
3. Передвинув, ползунок реостата, вновь измерьте силу тока и напряжение, запишите полученные значения: I 2 = U 2 =
4. Вычислите ЭДС и внутреннее сопротивление.
Из формулы: 
,
Для двух различных значений R 1 и R 2 получаем: 
Откуда 
, следовательно: 
, и 
.
5. Отключите внешнюю цепь, измерьте ЭДС вольтметром, сравните с вычисленным значением (запишите ответ).
2. Сделать вывод о проделанной лабораторной работе.
3. Дополнительные задания по расчету относительной и абсолютной погрешности.
1. Пользуясь методом оценки погрешности косвенных измерений найдите:
2. Найдите среднее значение rср и абсолютную погрешность 
по формулам
3. Определите относительную погрешность измерений:
4. Запишите результат в виде: 
4. Ответить на контрольные вопросы.
Дайте ответы на вопросы:
Что измеряет вольтметр, присоединенный к источнику при разомкнутом ключе:
Падение напряжения на сопротивлении вольтметра
Падение напряжения во внешней цепи.
Что измеряет вольтметр при замкнутом ключе:
Приблизительно ЭДС источника.
Падение напряжения на сопротивлении вольтметра
Падение напряжения во внешней цепи.
Как можно увеличить точность измерений
Использовать вольтметр с большим внутренним сопротивлением
Использовать вольтметр с меньшим внутренним сопротивлением
Использовать в роботе амперметр и вольтметр более высокого класса точности.
После выполнения лабораторной работы студент:
Должен знать: Закон Ома для полной цепи. Определение постоянного тока. Назначение источников электрической энергии. Физический смысл эдс.
Должен уметь: Опытным путем определять эдс и внутреннее сопротивление источника.
1. Конспект – повторить по теме: «Закон Ома для полной цепи. ЭДС источника напряжения.
Работа и мощность. Закон Джоуля – Ленца. Применение теплового действия тока».
2. Проверить решение задачи: Рымкевич А.П. Задачник 8-9 классы – Москва «Дрофа»,
№ 793 На цоколе лампочки карманного фонаря написано: 3,5В, 0,28А. Найти сопротивление в рабочем режиме и потребляемую мощность. На баллоне сетевой лампы накаливания написано: 220 В, 60 Вт. Найти силу тока и сопротивление в рабочем режиме.
Лаб. 4
= E/I — R; R = 4; 4.3/0.65 — 4 = 6.62 — 4 = 2.62 Ом.
| № опыта | Измерено | Вычислено | |
| E, В | I, А | r, Ом | |
| 1 | 4,3 | 0,65 | |
| 2 | 4,3 | 0,65 | |
| 3 | 4,3 | 0,65 | |
| 4 | 4,3 | 0,65 | |
| 5 | 4,3 | 0,65 | |
| Среднее | 4,3 | 0,65 | 2,62 |
Er = 0.25/4.3 + 0.075/0.65 + 0.1/4 = 0.06 + 0.12 + 0.025 = 0.21 В.
Δr = 0.21 В · 2,62 Ом = 0,55 Ом.
1. Почему вольтметр включают в цепь параллельно потребителю? Что произойдет, если вольтметр включить в цепь последовательно?
Вольтметр включают параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение. Напряжение на измеренном участке и напряжение на вольтметре будет одним и тем же, т.к. вольтметр и напряжение на вольтметре подключены к общим точкам.
Т.к. вольтметр обладает большим сопротивлением, то при его последовательном подключении к электрической цепи увеличится внешнее сопротивление цепи, а, значит, сила тока в цепи значительно уменьшится.
2. Почему сопротивление амперметра должно быть значительно меньше сопротивления цепи, в которой измеряют ток? Что произойдет, если амперметр включить параллельно потребителю?
Поскольку включение амперметра в электрическую цепь не должно изменять силу тока в ней, то сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.
Сопротивление амперметра гораздо меньше сопротивления потребителя, поэтому при таком неправильном подключении почти весь ток пойдёт через амперметр. В итоге «зашкалит» и может перегореть, если вовремя не отключить. Такое включение амперметра недопустимо.
3. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различаются?
Потому что у источника питания появляется нагрузка в виде резистора. Вольтметр, подключённый к полюсам источника питания ЭДС источника ε. При подключении нагрузки (резистора) напряжение на источнике будет падать, т.к. источник не идеальный.
4. Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?
Самый простой способ — взять вольтметр с меньшей приборной погрешностью, т.е. более высокого класса точности.
Также повысить точность можно путём совершенствования методики измерения и обработки результатов, таким образом можно уменьшить систематические погрешности.
5. При каком значении КПД будет получена максимальная полезная мощность от данного источника тока? Каким должно быть при этом сопротивление внешней цепи по отношению ко внутреннему сопротивлению источника тока?
Коэффициент полезного действия источника тока определяется как отношение полезной мощности к полной, и зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока. Можно доказать, что КПД оказывается равным 50%.
Что измеряет вольтметр присоединенный к источнику при разомкнутом ключе приблизительно эдс
На рисунке изображена схема электрической цепи, включающей источник постоянного тока, идеальный вольтметр, ключ и резистор. Показание вольтметра при замкнутом ключе в 3 раза меньше, чем показание вольтметра при разомкнутом ключе.
Можно утверждать, что внутреннее сопротивление источника тока
1) в 3 раза больше сопротивления резистора
2) в 3 раза меньше сопротивления резистора
3) в 2 раза больше сопротивления резистора
4) в 2 раза меньше сопротивления резистора
Идеальным вольтметром называется вольтметр с бесконечным сопротивлением. Через такой вольтметр не может течь ток. Поэтому при разомкнутом ключе такой вольтметр измеряет ЭДС источника 
Когда ключ замыкают, через сопротивление R начинает течь ток, который можно найти из закона Ома для полной цепи: 
При замкнутом ключе вольтметр показывает напряжение на выводах источника (оно отлично от ЭДС, так как часть напряжения теперь падает на внутреннем сопротивлении источника), или что то же самое, вольтметр измеряет напряжение на сопротивлении 
Таким образом, во втором случае, вольтметр показывает напряжение 
Согласно условию, 
Следовательно, 
То есть, сопротивление источника тока в 2 раза больше сопротивления резистора.
Как сказал.
Стремись не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь имела смысл.
Альберт Эйнштейн
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Список лекций по физике за 1,2 семестр
Я учу детей тому, как надо учиться
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.
Урок 31. Лабораторная работа № 08. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Лабораторная работа № 8
Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока ».
Цель: научиться определять электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.
Оборудование: 1. Амперметр лабораторный;
2. Источник электрической энергии;
3. Соединительные провода,
4. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;
5. Переключатель однополюсный; ключ.
Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами.
Силы неэлектрического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.
При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.
Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q внутри источника тока к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.
Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].
Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источника и обозначают r.
Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:
Эта формула выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
ε и r можно определить опытным путем.
Часто источники электрической энергии соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.
При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.
Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.
Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.
1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε 1 + ε 2 + ε 3
Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε1, а сопротивление rбатареи= nr1
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 
При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.
Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).
Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС. Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.
1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε 1= ε 2 = ε 3
2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника r батареи= r 1/n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 
Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.
Как сказал.
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Список лекций по физике за 1,2 семестр
Я учу детей тому, как надо учиться
Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.
Урок 31. Лабораторная работа № 08. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Лабораторная работа № 8
Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока ».
Цель: научиться определять электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.
Оборудование: 1. Амперметр лабораторный;
2. Источник электрической энергии;
3. Соединительные провода,
4. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;
5. Переключатель однополюсный; ключ.
Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами.
Силы неэлектрического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.
При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.
Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q внутри источника тока к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.
Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].
Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источника и обозначают r.
Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:
Эта формула выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
ε и r можно определить опытным путем.
Часто источники электрической энергии соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.
При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.
Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.
Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.
1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε 1 + ε 2 + ε 3
Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε1, а сопротивление rбатареи= nr1
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома
При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.
Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).
Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС. Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.
1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε 1= ε 2 = ε 3
2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника r батареи= r 1/n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома
Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.