«Определение эдс источника тока методом компенсации»
2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
И.Е. МАКАРОВ, Т.К. ЮРИК, В.И. ЛОБОВ
Методические указания к лабораторной работе №64
Утверждено в качестве методического указания Редакционно-издательским советом
МГУДТ 2011
УДК 537.3 (075)
М-15
Куратор РИС проф. Ракитянский В.И.
Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.
Зав. кафедрой Родэ С.В.
Авторы: профессор Макаров И.Е.
доцент Юрик Т.К.
преподаватель
Лобов В.
Рецензент: Родэ СВ. д.т.н.,
М-15 Макаров И.Е Определение ЭДС источника тока методом компенсации: методические указания/ Макаров И.Е., Юрик Т.К., Лобов В.И. – М: ИИЦ МГУДТ, 2011 – 15 с.
Методические указания к лабораторной работе «Определение ЭДС источника тока методом компенсации» содержит теоретическое введение, описание установки, порядок выполнения работы, в которой исследуются основные параметры контура, вопросы для допуска и защиты работы. Для определения параметров контура используется осциллограф.
Для студентов 1-2 курсов технологических специальностей.
УДК 537.3 (075)
“ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ”
Цель
работы: изучить
компенсационный метод измерения ЭДС;
проверить законы
параллельного и последовательного
источников с одинаковым значением
ЭДС.
Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, нормальный элемент Вестона, нуль-гальванометр, сухие элементы – 2 шт., 2 ключа, реохорд, провода.
Теоретическое введение:
Электрический ток. Основные характеристики и законы
Электрическим
током называется упорядоченное
(направленное) движение
электрических зарядов.
Обычно такое движение зарядов происходит
в проводнике, т.е. веществе (материале),
имеющем в своем составе заряженные
частицы, способные свободно передвигаться
под действием
электрического поля. Такие частицы,
называемые носителями тока,
могут иметь различный по знаку и
численному значению заряд. За направление
тока принято направление движения
положительных зарядов.
В самых распространенных проводниках
– металлах носителями тока являются
электроны,
имеющие заряд — 1. Поэтому направление
тока в металлических проводниках
противоположно направлению движения
электронов.
Для описания и количественной характеристики тока используют следующие величины:
• Ток или сила тока . Это скалярная величина, измеряемая отношением заряда dq, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени dt его прохождения, т.е.:
(1)
Если за любые равные промежутки времени через сечение проводника проходят равные количества заряда, то ток называется постоянным, и
В СИ ток измеряется в амперах (А).
• Плотность тока. Это векторная величина, измеряемая отношением тока текущего по проводнику к площади его поперечного сечения ds, перпендикулярного направлению тока, т.е.:
При равномерном распределении тока по поперечному сечению проводника .
Плотность тока можно записать в виде:
(3)
где
до заряд каждого носителя, которые
осуществляют ток в данном проводнике, – концентрация
носителей электрических зарядов; –скорость
их направленного перемещения в проводнике.
В СИ плотность тока измеряется в единицах А/м2 .
Для существования электрического тока
была
разность потенциалов. Тогда электрические
силы поля переместят по проводнику (или
проводящему пространству) заряд из
области большего потенциала
в область меньшего потенциала (рис.
1).
Перемещение
заряда, т.е. ток будет проходить до тех
пор, пока потенциалы проводников
М и N не сравняются. Для возобновления
тока надо каким-либо способом
снова создать на проводнике М потенциал
больший
потенциала
проводника N. Ясно, что создание этой
разницы потенциалов не
Устройства, в которых за счет работы сторонних сил создается разность потенциалов, называются источниками тока. В зависимости от природы сторонних сил источники могут быть: химические (гальванические элементы, аккумуляторы, сухие элементы), тепловые (термоэлементы), механические (динамо-машины) и др.
Для
того, чтобы ток существовал длительное
время, необходимо, чтобы была составлена
цепь, содержащая проводники, источник
тока и обязательно была замкнута.
Главная / Грязинский технический колледж
Грязинский технический колледж
Открыть меню- Меню
- Главная
- Специальности
- Абитуриенту
- Студенту
- Заочное отделение
- Преподавателю
- Расписание
- Ещё
Новости
Все новости
Наши студенты прошли в финал “Студент года-2022”
11 ноября 2022
Номинация «Патриотическое объединение года» Военно-патриотический клуб «Казачий строй» Матюшкин Илья Петкявичус Владислав Казаков Богдан Номинация «Профессионал года» Храпов Данил
Абитуриенту
07 ноября 2022
Прием документов продлен до 25.
Фестиваль сочинений “РусФест”
28 октября 2022
25-27 октября 2022 г. обучающиеся Грязинского технического колледжа приняли участие в международной образовательно-патриотической акции “Фестиваль сочинений “РусФест”, направленной на сохранение и укрепление русского языка как духовной культуры и исторической памяти народа.
Как живут студенты в нашем общежитии?
Говорят, студенчество — самое веселое время. А все потому, что оно включает в себя не только лекции и экзамены, но и насыщенную событиями жизнь. А жизнь эта зачастую проходит в общежитиях.
«Единство — это главный принцип сохранения нашего государства и общества»
27 октября 2022
Накануне праздника Дня народного единства 27 октября 2022 года состоялась встреча студентов с настоятелем храма Александра Невского отцом Петром.
Беседа была приурочена к предстоящим торжествам в честь Казанской иконы Божией Матери и государственному празднику Дню народного единства.Всероссийский открытый «Урок мужества»
19 октября 2022
ПОГОВОРИМ О ВАЖНОМ
17 октября 2022
14 октября 2022 года в колледже состоялась встреча студентов с представителями Управления по контролю за оборотом наркотиков УМВД России по Липецкой области.
Мой бизнес
06 октября 2022
4 октября 2022 года в рамках реализации проекта по развитию молодёжи в Липецкой области, направленного на вовлечение в предпринимательство обучающихся образовательных учреждений среднего профессионального образования – «Бизнес-вояж», студенты ГОБПОУ “ГТК” посетили центр «Мой бизнес» г.
Липецк.Информация для заочников
30 сентября 2022
С 3 октября студенты-заочники (1 и 4 курс) Строительство и эксплуатация зданий и сооружений начинают занятия в очном формате. Расписание занятий будет доступно на сайте колледжа.
Беседа была приурочена к предстоящим торжествам в честь Казанской иконы Божией Матери и государственному празднику Дню народного единства.
Липецк.Фотогалерея
Доска объявлений
Все объявления
30 мая в 1942 году в целях объединения руководства партизанским движением создан Главный штаб партизанского движения. Об этом редко вспоминают, но в военные годы ходила такая шутка, звучавшая с оттенком гордости: «А чего нам ждать, пока союзники второй фронт откроют? У нас он давно открыт! Называется Партизанский фронт». Если и есть в этом преувеличение, то небольшое. Партизаны Великой Отечественной войны действительно были настоящим вторым фронтом для гитлеровцев.
ЕДИНАЯ ДИСПЕТЧЕРСКАЯ СЛУЖБА Липецкой области 8 800 450 48 48.
Телефоны «горячих линий» медицинских организаций http://uzalo48.
lipetsk.ru/node/6829
с 10-00 до 16.00 (перерыв с 13-00 до 14-00) (ВСЕ ТЕЛЕФОНЫ СОТРИТЕ НИЖЕ)
Часто задаваемые вопросы
Все вопросы
Здравствуйте как у вас с жильем для иногородних? Есть ли места в обшежитии
А в даный момент можно подать заявку на поступление ,и до кого числа ?
Не знаете когда в гтк будет Приёмная коммисия?
Добрый день. На сайте не могу найти копию лицензии колледжа. для предоставления в налоговую.
Добрый вечер, мой ребенок потерял пропуск, подскажите, как его можно восстановить. Спасибо
Добрый день! Подскажите, пожалуйста, планируется ли поступление в 2021 году на специальность Поварское дело на бюджетной основе? И когда информация о приемной компании будет доступна на сайте. Спасибо
Как скоро планируется открыть столовую в колледже?
Задать вопрос
Электродвижущая сила (ЭДС)
Что такое определение электродвижущей силы? Электродвижущая сила определяется как количество работы, выполненной при преобразовании энергии (или преобразовании), и электричества, которое проходит через источник или генератор электричества (ЭДС).
Символ представляет собой электродвижущую силу (ЭДС) и измеряется в вольтах (или В). Основными темами обсуждения будут что такое электродвижущая сила, что такое ЭДС в физике, формула ЭДС в этой статье и другие сопутствующие вопросы.
Теперь мы понимаем, что такое ЭДС и что ЭДС означает в физике: Электродвижущая сила представляет собой наиболее значительную разность потенциалов между двумя электродами, когда ток в ячейке отсутствует. Буква Е обозначает электродвижущую силу. Однако символ ε также может представлять его.
Мы знаем, что заряды текут в электрической цепи, но движутся в определенной электрической цепи. Электродвижущая сила — это сила, прикладываемая батареей или, возможно, внешним источником электричества, таким как батарея, для ускорения заряда. Несмотря на свое название, это не тип силы, а скорее разность потенциалов.
Что такое блок электродвижущей силы?В каких единицах измеряется электродвижущая сила? Давайте посмотрим, какова единица измерения электродвижущей силы, и какова формула для электродвижущей силы:
⇒ ε = V + Ir
Где
В — приложенная разность потенциалов.
I — количество тока, протекающего по цепи.
Ом — внутреннее сопротивление цепи.
В результате электродвижущая сила измеряется в вольтах. Электродвижущая сила (ЭДС) рассчитывается путем деления количества джоулей энергии, отдаваемой источником, на каждый кулон, необходимый для передачи единицы электрического заряда по цепи. Математически это:
⇒ ε = Джоуль/Кулон
В результате размерность электродвижущей силы равна M1L2T-3I-1. Единицей электродвижущей силы в системе СИ является джоуль/кулон, которую можно вывести из уравнения ЭДС.
Определить ЭДС элемента Батарея (или любой другой гальванический элемент) представляет собой устройство с двумя выводами, один вывод которого имеет более высокий потенциал, чем другой. Положительную клемму обычно называют положительной клеммой, потому что она имеет более значительный электрический потенциал и обычно обозначается знаком плюс.
Клемма с более низким потенциалом – это отрицательная клемма, обозначенная знаком минус. Электродвижущая сила, или источник ЭДС, так это называется.
Когда источник электродвижущей силы изолирован от света, внутри источника нет зарядов. После того, как батарея присоединена к лампочке, заряды перемещаются от одной клеммы к другой, проходя через лампочку. Лампа светится в результате этого. При протекании положительного тока, также называемом обычным протеканием тока, положительные заряды покидают положительный вывод, проходят через колбу и достигают отрицательного вывода источника ЭДС. Так устроен источник ЭДС.
Серия ЭДС и ее применение Серия ЭДС (серия ЭДС) представляет собой систему оценки металлов, основанную на их внутренней реактивности. Реакционная способность металлов — это термин, используемый для описания того, насколько активны металлы. Металлы в верхней части последовательности являются самыми благородными, так как они имеют наиболее значительный положительный электрохимический потенциал.
Металл внизу является наиболее активным, с наиболее значительным отрицательным электрохимическим потенциалом.
- Реакционная способность металла определяется его способностью терять электроны или склонностью к образованию катионов. Величина стандартного электродного потенциала определяет эту склонность. Металл с более низким стандартным потенциалом электрода быстро теряет электрон или электроны, что приводит к образованию катионов. Химически активные металлы – это те, которые химически активны. Химическая активность металлов возрастает в ряду ЭДС сверху вниз. Металл с большей ЭДС более динамичен, чем с меньшей ЭДС.
- Электроположительные свойства металла: Тенденция к потере электронов или электронов также влияет на электроположительный характер. В ряду ЭДС электроположительное свойство металлов также возрастает сверху вниз.
- Восстановительная способность металлов определяется их склонностью к потере электронов. Чем выше потенциал отрицательного электрода, тем больше вероятность того, что электрон или электроны будут потеряны. В электрохимическом ряду сверху вниз восходит убывающая природа. Натрий является более сильным восстановителем, чем цинк. Сильными восстановителями являются щелочные и щелочноземельные металлы.
- Способность неметаллов к окислению определяется их способностью принимать электроны или электроны. Чем выше потенциал электрода, тем больше вероятность того, что он получит электроны. В результате окислительный характер электрохимического ряда снижается сверху вниз. Фтор является более сильным окислителем, чем хлор.
Чем выше потенциал отрицательного электрода, тем больше вероятность того, что электрон или электроны будут потеряны. В электрохимическом ряду сверху вниз восходит убывающая природа. Натрий является более сильным восстановителем, чем цинк. Сильными восстановителями являются щелочные и щелочноземельные металлы. ЭДС — это сокращение от Электродвижущей Силы. Электродвижущая сила – это напряжение на клеммах источника в отсутствие электрического тока. Фраза «электродвижущая сила» относится к величине усилия, необходимого для разделения носителей заряда в токе источника, так что сила, действующая на заряды на клеммах источника, не является прямым следствием поля.
Внутренняя оппозиция побуждает к продвижению ЭМП. Что означает электродвижущая сила? Количество усилий, затрачиваемых на преобразование (или преобразование) энергии, и количество электричества, которое проходит через электрический источник или генератор, описываются как электродвижущая сила (ЭДС). Электродвижущая сила (ЭДС) обозначается символом ε (или E) и измеряется в вольтах.
Что такое электродвижущая сила
Вы когда-нибудь задумывались, почему фонарик или автомобильная фара медленно тускнеют, а не выключаются, когда они разряжены? Это явление постепенного затемнения можно объяснить с помощью физических концепций электродвижущей силы (ЭДС) и внутреннего сопротивления .
Спасибо, что прочитали этот пост, не забудьте подписаться!
Если вы слышали об этих понятиях раньше, но не знаете точно, что они из себя представляют, у вас могут возникнуть такие вопросы, как « что такое электродвижущая сила в физике », « что такое внутреннее сопротивление » и « как найти электродвижущую силу ».
В этой статье мы ответим на эти и другие вопросы. Вам будут предоставлены основные знания , чтобы полностью понять концепции электродвижущей силы и внутреннего сопротивления.
Из этой статьи вы узнаете:
- Что такое электродвижущая сила в физике?
- Что является источником электродвижущей силы?
- Каково внутреннее сопротивление источника напряжения?
- Какое напряжение на клеммах источника напряжения?
- Какова формула электродвижущей силы?
Электродвижущая сила в физике
В физике важно знать понятие электродвижущей силы. Прежде чем мы начнем искать ответ на вопрос « что такое электродвижущая сила? », давайте сначала поговорим о разности электрических потенциалов .
Возможно, вы уже встречали термин «разность электрических потенциалов», но не знаете, что он на самом деле означает.
Разность электрических потенциалов можно описать как напряжение или работу, необходимую для перемещения заряда между двумя точками в электрическом поле. Любой источник напряжения, например аккумуляторная батарея, может генерировать разность потенциалов и ток, если он включен в полную цепь, содержащую электрические нагрузки.
Электродвижущая сила , также известная как ЭДС , описывает тип разности потенциалов, которая связана с источником электричества или каким-либо источником напряжения. Важно отметить, что ЭДС не связана с другим понятием сил в физике (т.е. с силами, которые измеряются в ньютонах). В этом смысле электродвижущая сила вообще не является силой. Вместо этого единицей ЭДС является вольт , обозначаемый буквой V. Это Дифференциал электрического потенциала, который может быть сообщен источником энергии, когда через него не протекает ток .
Существует множество устройств, которые могут обеспечивать электродвижущую силу , например гальванические элементы, солнечные элементы и электрические генераторы.
Давайте рассмотрим один из наиболее распространенных типов электрохимических элементов, элементов Даниэля . Ячейка Даниэля состоит из двух полуячеек . Одна из полуячеек содержит металлического цинка в качестве электрода, и сульфат цинка в качестве его электролита e . Когда цинковый электрод растворяется в растворе сульфата, он создает в растворе много положительных ионов цинка и свободных электронов. Другой полуэлемент содержит медный электрод , и раствор сульфата меди . Ионы меди в растворе сульфата меди получают электроны от медного электрода, создавая дефицит электронов в этой полуэлементе. Дисбаланс электронов заставляет электроны течь между двумя полуячейками, создавая ЭДС .
Вы можете увидеть простую схему ячейки Даниэля ниже. Обратите внимание на поток электронов между двумя полуячейками.
«Гальванический элемент labeled.svg» компании Rehua лицензирован CC BY 3.0
Что такое источник электродвижущей силы?
Теперь, когда мы поговорили об определении электродвижущей силы в физике , давайте обсудим, что такое источник ЭДС , а затем рассмотрим несколько примеров.
Источник ЭДС или источник напряжения можно описать как зарядовый насос, который перемещает заряды с одного терминала на другой. Источник ЭДС перемещает отрицательные заряды или электроны из своего отрицательного вывода. Эти заряды или электроны затем будут перемещаться по цепи и притягиваться к положительному выводу источника ЭДС.
Для движения электронов требуется полная цепь . Если цепь, соединяющая две клеммы источника напряжения, разорвана или отключена, поток электронов прекратится, и электрическая энергия не будет генерироваться.
Примером источника ЭДС является электрическая батарея . Ячейка батареи имеет две клеммы: положительная клемма имеет более высокий электрический потенциал, а отрицательная клемма имеет более низкий электрический потенциал. При подключении к полной цепи батарея преобразует химическую энергию в электрическую энергию и подает питание на свою нагрузку, заставляя электроны двигаться от отрицательного вывода через цепь к положительному выводу.
Другие устройства, которые могут действовать как источники ЭДС, включают трансформаторы, электрические генераторы и фотогальванические элементы .
Внутреннее сопротивление
Как указывалось ранее, выходное напряжение источника напряжения равно его ЭДС только в том случае, если через него не протекает ток .
В случае, когда через источник напряжения протекает ток, значение ЭДС будет отличаться от напряжения на двух клеммах источника напряжения. Причина разницы в том, что источник напряжения содержит i внутреннее сопротивление , на котором возникает падение напряжения.
Внутреннее сопротивление — это сопротивление неидеального источника напряжения . Все источники напряжения в действительности будут иметь значение внутреннего сопротивления, и это сопротивление будет влиять на цепь, к которой он подключен. Из-за внутреннего сопротивления часть электрической энергии преобразуется в тепло , когда ток течет через источник напряжения к его клеммам.
Вот почему ваш автомобильный аккумулятор нагревается при зарядке.
Многие факторы могут влиять на величину внутреннего сопротивления источника напряжения. Например, температура аккумулятора и даже состояние его заряда могут влиять на внутреннее сопротивление . По мере увеличения внутреннего сопротивления батареи ее выходное напряжение уменьшается для данного значения тока. Это объясняет, почему фонарик может становиться все тусклее и тусклее по мере того, как его батарея нагревается.
Другие факторы, такие как ток, протекающий через источник напряжения, размеры, химический состав источника напряжения и количество циклов заряда/разряда перезаряжаемого источника напряжения, также могут влиять на внутреннее сопротивление.
Напряжение на клеммах
Напряжение на клеммах источника напряжения связано с электродвижущей силой, поэтому давайте поговорим о напряжении на клеммах, прежде чем переходить к некоторым расчетам. Напряжение на клеммах — это напряжение на двух клеммах источника напряжения , когда он не подключен к какой-либо нагрузке.
В идеале источник напряжения должен иметь нулевое внутреннее сопротивление, а напряжение на его клеммах должно быть равно его ЭДС независимо от протекающего через него тока.
Как найти электродвижущую силу
Давайте посмотрим на формулу для электродвижущей силы , чтобы мы могли рассчитать, какой будет ЭДС при определенной нагрузке. Мы увидим, как напряжение на клеммах, ток и внутреннее сопротивление играют роль в определении электродвижущей силы.
Формула для электродвижущей силы:
ε = V клемма + Ir
Где:
- ε – электродвижущая сила
- В клемма — напряжение на клемме
- I — ток, протекающий по цепи от источника напряжения
- r — внутреннее сопротивление источника напряжения
Из этого уравнения видно, что напряжение на клеммах уменьшается по мере увеличения тока или увеличения внутреннего сопротивления , в то время как электродвижущая сила источника остается постоянной.
Вот пример задачи , которую вы можете попробовать, используя это уравнение. Предположим, что у вас есть батарея с ЭДС 10 В и внутреннее сопротивление 0,1 Ом . Каков максимально допустимый ток , который может протекать через батарею, если напряжение на клеммах должно быть больше 5 В ? В этом примере мы предполагаем, что сопротивление нагрузки равно нулю. Однако обратите внимание, что во многих реальных сценариях это не так. При необходимости обязательно учитывайте сопротивление нагрузки.
Решение
Так как у нас есть V клемма > 5V и V клемма = ε – Ir, это означает, что разница между величиной ЭДС и падением напряжения должна быть больше 5В:
ε – Ir > 5В
Ir < ε – 5В
I < (ε – 5В) /r
Тогда, вводя в уравнение известные значения ЭДС и внутреннего сопротивления, получаем:
I < (10 В – 5 В)/0,1 Ом
I < 50 А
После ввода всех наших значений получаем можно видеть, что величина тока должна быть меньше 50 А, чтобы получить напряжение на клеммах больше 5 В.
Заключение
Концепция электродвижущей силы может сначала сбить с толку, но для достижения прогресса в области электроники и электрических систем необходимо понимать как поведение электрических цепей, так и другие явления в этой области. , такие как Закон Фарадея.
Из этой статьи вы должны понять фундаментальное понятие ЭДС, каковы ее источники, как ее вычислить и как она соотносится с понятиями напряжение и разность потенциалов . Вы также теперь знаете о том факте, что реальные источники ЭДС подвержены некоторому внутреннему сопротивлению , и вам, возможно, придется принять это во внимание при разработке электронных устройств. Вы должны быть готовы правильно понять, что такое ЭДС и напряжение на клеммах, когда услышите их обсуждение в Интернете, в документации, на рабочем месте или в классе.
Интеграция с операционным усилителем Артикул
Присоединяйтесь к нашему сообществу Tech Tribe, чтобы первыми узнавать важные глобальные новости технологий и улучшать свои навыки в инженерии, робототехнике, 3D-печати и многом другом.