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 расчетные 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

Номер измеренияR, ОмV, ВI, АПримечание
110.600.60

= 8 В

R = 2.4 Ом

= 10 Ом

221.110.56
331.560.52
441.950.49
552.300.46
662.610.43
772.890.41
883.140.39
993.360.37
10103.570.36
()эксп = 12.5 Омε()эксп = 0.008
()эксп =7.95 Вε()эксп = 0.006

= + 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

Номер измеренияR, ОмV, ВI, АПримечание
11-4.491.01

= 8 В

= -5.5 B

R = 2.4 Ом

= 10 Ом

22-3.620.94
33-2.870.88
44-2.210.82
55-1.620.78
66-1.100.73
77-0.630.70
88-0.210.66
990.180.63
10100.530.6
()эксп = 12 Омε()эксп = 0.03
()эксп = 7.6 Вε()эксп = 0.05

()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.



Зараз ви читаєте: Лабораторная работа по Физике