Значения эдс и внутреннего сопротивления источников

Соберите на экране заданную эквивалентную цепь. Для этого сначала щёлкните левой кнопкой мыши над кнопкой ЭДС в нижней части экрана. Переместите маркер мыши на рабочую часть экрана, где расположены точки. Ориентируйтесь на рисунок схемы.

Щёлкните левой кнопкой мыши в рабочей части экрана, где бу-дет расположен первый источник ЭДС. Переместите маркер мыши вниз на одну клетку и снова щёлкните левой кнопкой под тем местом, где расположился первый источник. Там появится второй источник ЭДС. Аналогично разместите и третий источник.

Разместите далее последовательно с каждым источником рези-стор, изображающий его внутреннее сопротивление (нажав предвари-тельно кнопку R в нижней части экрана) и амперметр (кнопка А там же).

20

Затем расположите резистор нагрузки и последовательно соединён-ный с ним амперметр. Под нагрузкой расположите вольтметр, изме-ряющий напряжение на нагрузке.

Подключите соединительные провода. Для этого нажмите кноп-ку провода внизу экрана, после чего переместите маркер мыши в ра-бочую зону схемы. Щёлкните левой кнопкой мыши в точке, где про-ходит провод.

Установите значения параметров для каждого элемента. Для этого щёлкните левой кнопкой мыши на кнопке со стрелкой. Затем щёлкните на данном элементе. Подведите маркер мыши к движку появившегося регулятора, нажмите на левую кнопку мыши и, удер-живая её в нажатом состоянии, меняйте величину параметра и уста-новите числовое значение, равное взятому из таблицы 3.1, для вашей бригады.

Таблица 3.1

Значения ЭДС и внутреннего сопротивления источников (не перерисовывать)

Установите сопротивления резистора нагрузки R 1 Ом. Измерь-те значения всех токов и напряжения на нагрузке (щёлкнув мышью по кнопке «Счёт») и запишите их в таблицу 3.2. Меняя сопротивление R , повторите измерения параметров и заполните таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Результаты измерений

21

Обработка данных и анализ результатов

1.  Запишите для вашей цепи решение системы уравнений для всех токов в общем виде.

2.  Рассчитайте значения всех токов для каждого сопротивления нагрузки и запишите в таблицу 3.3.

3.  Постройте график экспериментальной зависимости падения напряжения U от тока I на нагрузке.

4.  Сформулируйте выводы по графику.

Контрольные вопросы

1.  Что такое электрический ток?

2.  Дайте определение величины (силы) тока.

3.  Дайте определение разности потенциалов (напряжения).

4.  Напишите формулу, связывающую приращение потенциалов и напряжение.

5.  Что такое резистор?

6.  Напишите формулу для сопротивления последовательно со-единённых резисторов.

7.  Напишите формулу для сопротивления параллельно соеди-нённых резисторов.

8.  Напишите закон Ома для участка цепи. Сравните его с зако-ном Ома в дифференциальной (локальной) форме.

9.  Какой участок цепи называется неоднородным?

22

10.  Запишите закон Ома для неоднородного участка цепи.

11.  Какими характеристиками описывается источник ЭДС?

12.  Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Какое свойство за-ряда он отражает?

13.  Запишите формулу для первого закона Кирхгофа.

14.  Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

15.  Запишите формулу для второго закона Кирхгофа.

16.  Что такое узел электрической цепи?

17.  Что такое полная электрическая цепь?

Лабораторная работа № 4 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПРОВОДНИКА И ВИТКА С ТОКОМ

Запустите программу. Выберите «Электричество и магнетизм» и «Магнитное поле прямого тока». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы.

Цель работы:

знакомство с моделированием магнитного поля от различных источников;

экспериментальное подтверждение закономерностей для маг-нитного поля прямого провода и кругового витка (контура) с током;

экспериментальное определение величины магнитной посто-янной.

Краткие сведения из теории

Магнитным полем называется то, что существует в области про-странства, в которой на электрически нейтральный проводник с током действует сила, называемая магнитной. Источником магнитного поля является движущаяся электрически заряженная частица (заряд), кото-рая создаёт также и электрическое поле.

Если вблизи одной движущейся заряженной частицы (заряда № 1) будет находиться вторая движущаяся с такой же скоростью V заря-женная частица (заряд № 2), то на второй заряд будут действовать

23

в вакууме.

Практически для любых проводов с током выполняется принцип квазинейтральности. Несмотря на наличие и движение заряженных частиц внутри проводника, любой (не слишком малый) его отрезок имеет нулевой суммарный электрический заряд. Поэтому между обычными проводами с током наблюдается только магнитное взаи-модействие.

Магнитная индукция – характеристика силового действия маг-

нитного поля на проводник с током, векторная величина, обозначае-

мая символом B .

Линии магнитной индукции – линии, в любой точке которых вектор индукции магнитного поля направлен по касательной.

Анализ взаимодействия движущихся зарядов с учётом эффектов

теории относительности (релятивизма) даёт выражение для индук-

ции dB магнитного поля, создаваемого элементарным отрезком dL c током I , расположенным в начале координат (закон Био – Савара –

Лапласа):

dB 4 0rI2 dL, er ,

где r – радиус-вектор точки наблюдения;

er – единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюде-

ния; 0 – магнитная постоянная.

Магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции: индук-ция магнитного поля нескольких источников является суммой индук-ций полей, создаваемых независимо каждым источником:

BСУМ Bi . i

Циркуляцией магнитного поля называется интеграл по некото-рому контуру от скалярного произведения индукции магнитного поля на элемент контура: