Лабораторная работа "Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока (первый вариант)"
Теоретический материал. На внешнем и внутреннем участках электрической цепи гальванического элемента (рис. 44) существуют электрические поля и движутся заряды (электроны — в металлических проводниках, ионы — в электролитах). Внутри гальванического элемента действуют так называемые сторонние силы (химические реакции), благодаря которым происходит разделение и перемещение зарядов.
Рис. 44
По мере накопления зарядов на электродах растет и напряженность электрического поля внутри источника. При равенстве сторонних сил и сил электрического поля Fст = Fэл разделение зарядов прекращается, т. е. химические реакции приостанавливаются. После замыкания внешней цепи начинается движение электронов в проводнике и напряжение на электродах уменьшается вследствие нейтрализации зарядов. В этом случае сторонние силы превосходят силы электрического поля и на электродах восстанавливается напряжение. Цинковый и угольный электроды устанавливают в кювете, в которую наливают электролит: 30%-ный раствор серной кислоты или электролит, состоящий из 100 частей чистой воды, 37 частей серной кислоты и 16 частей двуххромовокислого калия K2Cr2O7. Напряжение на полюсах замкнутого гальванического элемента линейно зависит от силы тока в цепи, поскольку ЭДС источника и его внутреннее сопротивление постоянны, то U = − Ir. Графически эта зависимость изображается прямой линией (рис. 45), где отрезок, отсекаемый графиком на оси ординат, соответствует ЭДС источника, отрезок, отсекаемый графиком на оси абсцисс, соответствует силе тока короткого замыкания.
Рис. 45
По известным ЭДС и силе тока короткого замыкания нетрудно определить внутреннее сопротивление гальванического элемента r = /I, его можно определить и по формуле Цель работы: проверить справедливость закона Ома для полной цепи и измерить внутреннее сопротивление сконструированного гальванического элемента. Приборы и материалы: комплект по электролизу (кювета, цинковый и угольный электроды), мультиметр, электролит, реостат-потенциометр, провода соединительные. Указания к работе: 1. Соберите электрическую цепь по схеме на рисунке 44 и измерьте ЭДС предварительно собранного гальванического элемента. 2. Замкните внешнюю электрическую цепь и при нескольких положениях ползунка реостата снимите показания вольтметра и амперметра. Результаты измерений занесите в таблицу 22.
Таблица 22 Показания вольтметра, В Показания амперметра, А
3. По данным таблицы постройте график зависимости U от I и продолжите его до пересечения с осями координат. 4. Сравните ЭДС источника и внутреннее сопротивление, определяемые по графику, с этими же величинами, измеренными с помощью приборов. 5. Сравните результаты, полученные при постановке эксперимента, с теоретическими положениями.
