Лабораторная работа по "Физике"

 

Введение

Целью работы является:

- знакомство  с компьютерным моделированием  цепей постоянного тока;

- экспериментальная  проверка закона Ома для неоднородного  участка цепи.

1. Описание установки  и методики измерений

Рис. 1.1 – электрическая цепь (один источник тока)

    

Рис. 1.2 – электрическая цепь (два источника тока)

1.1. На рабочем столе монитора найдите ярлык программы «Открытая физика 1.1».

Щелкните по ярлыку и запустите программу.

1.2. Выберите: «Электричество и магнетизм», «Цепи постоянного тока».

1.3. Внимательно ознакомьтесь с окном эксперимента. В левом нижнем

углы находятся  кнопки «Элементы» - соединительный проводник, -

источник тока, - резистор, - вольтметр, - амперметр, - кнопка

для установки  значений резисторов и источников Э.Д.С.

Внизу в средней части расположены кнопки «Счет» - для измерения силы тока и

разности потенциалов  в элементах цепи, «Очистить» - для очистки окна эксперимента.

1.4. При собранной электрической цепи в окне эксперимента (Рис. 1.1, Рис. 1.2) можно

выделить элемент  цепи – источник тока или резистор. Для этого нужно нажать кнопку

, подвести курсор  в виде руки к элементу и  щелкнуть по нему. При этом  изменяется

цвет элемента и в нижней части окна появляется окно с регулятором для установки  значений

параметра элемента. Регулятор можно перемещать, если подвести к нему курсор мыши и

перемещать, удерживая  нажатой левую кнопку мыши или, щелкая по соответствующей

стрелке в окне регулятора. 
 

2. Основные расчётные  формулы

Закон Ома для  неоднородного участка 1-2 имеет вид

I∙( + r) = ( ) +  (2.1)

Обозначим V = ( ) показания вольтметра. Выражение (2.1) принимает следующий вид:

I∙( + r) =V+  (2.2)

Запишем

V= I∙( + r) -  (2.3)

= + r (2.4)

V= I∙ -  (2.5) 

График зависимости V = f(I) должен представлять прямую линию, причем угловой

коэффициент прямой равен сопротивлению участка цепи 1-2.

Координата  точки пересечения продолжения прямой графика с осью ординат равна

значению Э.Д.С. на этом же участке

=  (2.6)

I= 0, V=  (2.7) 

С учетом полярности вольтметра на схемах Рис. 2.2, Рис. 2.3 следует  записать

V = ( - ) (2.8)

( ) = -V (2.9)

При этом выражения (2.5) – (2.7) принимают вид

V= -I∙ +  (2.10)

= -  (2.11)

I= 0, V=    (2.12)

( )_эксп = -  (2.13)

Относительная погрешность сопротивления

ε( )_эксп =  (2.14)

Выберите на графике произвольную точку, например, М. Определите ее координаты , . Подставьте значения , в формулу (2.10). Вычислите значение ( )_эксп и относительную погрешность ε( )_эксп по формулам

( )_эксп = + ∙( )_эксп (2.15)

ε( )_эксп =  (2.16) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Результаты работы и их анализ

Таблица 3.1

= + r = 10 + 2.4 = 12.4 Ом

( )_эксп = -

∆V = 3.4 – 0.9 = 2.5 B

∆I = 0.37 – 0.57 = - 0.2 A

( )_эксп = - = 12.5 Ом

ε( )_эксп = = = = 0.008

( )_эксп = +  ∙( )_эксп

=1.2 В 

= 0.54 А

( )_эксп = 1.2 + 0.54 ∙ 12.5 = 7.95 В

ε( )_эксп = = = = 0.006

Таблица 3.2

 

( )_эксп = -

∆V = - 4.4 – (- 2.6) = - 1.8 В

∆I = 1 – 0.85 = 0.15 А

( )_эксп = - = 12 Ом

ε( )_эксп = = = = 0.03

( )_эксп = +  ∙( )_эксп

= -2 В

= 0.8 А

( )_эксп = - 2 + 0.8∙12 = - 2 + 9.6 = 7.6 В

ε( )_эксп = = = = 0.05 
 
 
 
 
 
 

4.Заключение

В результате проделанной  работы мы убедились в справедливости закона Ома для неоднородного  участка  цепи I∙( + r) = ( ) + , так как убедились, что графики являются прямыми линиями.

Были экспериментально определены:          ( )_эксп = 12.5 Ом

                                              (

)_эксп =7.95 В для одного источника тока;

 (

)_эксп = 12 Ом     

                                                 (

)_эксп = 7.6 В       для двух источников тока.