22.09.2022
Уроки 10, 11
Тема. Розв’язування задач на постійний електричний струм. Експериментальна робота №2. Визначення ЕРС та внутрішнього опору джерела струму.
Завдання:
- Розглянути приклади розв'язування задач
- Записати задачі в зошит
- Переглянути 1 відео, нище за посиланням
- Виконати експериментальну роботу за допомогою phet віртуальної симуляції ( 2 посилання)
- Дані занести до таблиці та виконати розрахунки
- Здати звіт роботи
Практикум із розв'язування задач № 2
Задачі про рух електричних зарядів у провідниках умовно поділяють на такі типи: обчислення опору, сили струму або напруги на будь-якій ділянці кола; визначення роботи, потужності, теплової дії струму; задачі на електроліз.
У процесі розв'язування задач із визначення сили струму, напруги або опору на ділянці кола потрібно: 1) накреслити електричну схему й зобразити на ній джерела струму, резистори й конденсатори; 2) встановити, які елементи кола під'єднано послідовно, які — паралельно; 3) у кожній точці розгалуження записати рівняння струмів і напруги; 4) використовуючи закон Ома, встановити зв'язок між ними; 5) із одержаної системи рівнянь визначити шукану величину.
Розв'язування переважної кількості задач на постійний електричний струм здійснюється на основі застосування закону Ома для повного кола.
Знаючи напругу на ділянці кола, за законом Ома знаходимо силу струму в ній. Значні ускладнення зазвичай викликають задачі з розрахунку кіл, що містять кілька з'єднаних послідовно або паралельно джерел струму.
Якщо джерела з'єднані паралельно, зручно діяти так: 1) зобразити струми, що протікають через елементи кола (іноді їх напрямок можна передбачати заздалегідь, якщо ж ні, то вибрати його довільно); 2) записати рівняння струмів у вузлах і використати формулу
для кожної із паралельних гілок, що містять ЕРС. Оскільки вони з'єднані між собою паралельно, то напруга на них буде однаковою.
Задачі з визначення роботи, потужності й теплової дії струму поділяють умовно на три групи.
1. У задачах першої групи під час розрахунку параметрів електричного кола до відомих рівнянь закону Ома додають формули обчислення роботи і потужності струму:
2. До другої групи належать задачі на теплову дію струму, що розв'язуються на основі закону Джоуля — Ленца: Q = I2Rt. Якщо ж в отриманому рівнянні виявиться два і більше невідомих, до нього додають формули калориметрії і визначення загального опору кола. Якщо на певній ділянці немає джерела струму, то Q = IUt = I2Rt.
3. Третю групу утворюють задачі про перетворення електричної енергії в механічну, внутрішню і хімічну під час виконання роботи електромашинами постійного струму. Розв'язування таких задач здійснюється на основі застосування рівняння закону збереження і перетворення енергії Iε = I2R + Νмех + Νx.
Приклади розв'язування задач
Задача 1. Визначте загальний опір ділянки кола і струми в кожному резисторі (рис. 1), якщо напруга між точками А і D дорівнює 26 В; R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 6 Ом, R4 = 1 Ом, R5 = 2 Ом, R6 = 2 Ом, R7 = 4 Ом, R8 = 12 Ом.
Рис. 1
Задача 2. Обчисліть загальний опір електричного кола (рис. 2), якщо внутрішній опір джерела струму становить 1 Ом, а опори інших ділянок відповідно дорівнюють 4, 3, 12 і 6 Ом.
Задача 3. У мережу з напругою 220 В послідовно підключили дві лампи потужністю 60 і 250 Вт, кожна з яких розрахована на напругу 110 В. Як розподілиться напруга на лампах? Визначте потужність, яку споживає кожна лампа, та кількість теплоти, що виділиться за 30 хв роботи кожної лампи.
Задача 4. Визначте ЕРС і внутрішній опір акумулятора, якщо він продукує в зовнішнє коло потужність 9,5 Вт за сили струму 5 А і 14,4 Вт — за сили 8 А.
Задача 5. Повітря, що міститься в закритій посудині ємкістю 1 л за нормальних умов, підігрівається електричним нагрівачем, розрахованим на струм 0,2 А і напругу 10 В. Через який час тиск у посудині підвищиться до 1 МПа? ККД нагрівача становить 50 %.
Задача 6. У розчині мідного купоросу анодом слугує пластина із міді, що містить 12 % домішок. Під час електролізу мідь розчиняється і в чистому вигляді виділяється на катоді. Обчислити вартість очищення 1 кг такої міді, якщо напруга на ванні підтримується рівною 6 В, а вартість 1кВт · год енергії складає 90 коп.?
Експериментальна робота № 2. Вимірювання ЕРС і внутрішнього опору джерела струму
Мета: визначити ЕРС і внутрішній опір батареї гальванічних елементів на основі результатів вимірювань сили струму в колі та напруги на зовнішній ділянці кола.
Обладнання: джерело струму (батарея гальваничних елементів), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, з'єднувальні проводи.
ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ
Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки (див. форзац).
Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.
Підготовка до експерименту
1. Накресліть схему електричного кола, зображеного на рисунку.
2. Запишіть закон Ома для повного кола й отримайте формулу для визначення внутрішнього опору джерела струму (візьміть до уваги, що IR = U).
Експеримент
1. Складіть електричне коло за накресленою вами схемою. Установіть повзунок реостата в таке положення, щоб опір реостата був максимальним.
2. Виміряйте напругу на клемах джерела струму у випадку, коли ключ розімкнено (отримане значення відповідатиме ЕРС джерела струму — Евим).
3. Замкніть ключ і виміряйте силу струму І в колі та напругу U на зовнішній ділянці кола.
4. Пересуньте повзунок реостата (тобто змініть опір реостата) і знову виміряйте силу струму І в колі та напругу U на зовнішній ділянці кола.
5. Повторіть дії, описані в п. 4, ще тричі.
Номер досліду | ЕРС Евим, В | Сила струму І, А | Напруга U, В | Внутрішній опір r, Ом | Середнє значення внутрішнього опору rсер, Ом | Результати вимірювань: r = rсер ± Δr, Ом E = Eвим ± ΔE, В |
Опрацювання результатів експерименту
Аналіз експерименту та його результатів
За результатами експерименту сформулюйте і запишіть висновок, у якому зазначте: 1) які фізичні величини ви вимірювали; значення якої величини було встановлено шляхом прямих вимірювань, а якої — непрямих; 2) якими є результати вимірювань; 3) у чому причина похибок вимірювань; вимірювання якої величини дає найбільшу похибку.
https://www.youtube.com/watch?v=AX4ywnO1LYk
Немає коментарів:
Дописати коментар