В физике эдс: Формула ЭДС в физике - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Определение ЭДС источника тока с помощью закона Ома

формат jpg
размер 2.07 МБ
добавлен 01 декабря 2009 г.

Определение ЭДС источника тока с помощью закона Ома. теория, расчеты, рисунки, графики, вывод преподаватель: Сазонов . 2-ой курс, ФАД.

Похожие разделы

Академическая и специальная литература
Радиоэлектроника
Антенная и СВЧ техника
Электромагнитные поля и волны

Смотрите также

формат docx
размер 15.94 КБ
добавлен 10 октября 2008 г.

Научить измерять ЭДС источника тока методом компенсации

формат doc
размер 14. 43 КБ
добавлен 07 апреля 2009 г.

Определение ускорения из закона пути для равноускоренного движения и ус-корения свободного падения. Проверка второго закона динамики. вывод

Лабораторная

формат pdf
размер 8.62 МБ
добавлен 04 ноября 2011 г.

Представлены следующие лабораторные работы Уфимского государственного авиационного технического университета: Лабораторная работа №3 Изучение законов вращательного движения твёрдого тела.pdf Лабораторная работа №4 Определение моментов инерции твёрдых тел методом трифилярного подвеса.pdf Лабораторная работа №5 Определение моментов инерции тел произвольной формы. pdf Лабораторная работа №10 Изучение свободных и затухающих колебаний.pdf Лабораторная…

Лабораторная

формат doc
размер 142.5 КБ
добавлен 31 октября 2011 г.

ПИЖТ, 2 курс, специальность Ш, заочное обучение. Цель работы: Определить электродвижущую силу источника тока.

Лабораторная

формат jpg
размер 14.85 МБ
добавлен 02 декабря 2010 г.

УлГТУ, ТГВ-1 семестр, ПГС- 2 семестр, 5 стр. Электричество и магнетизм. Цель работы: Ознакомиться с мостовым методом измерения ЭДС источника постоянного тока.

формат doc
размер 22.41 КБ
добавлен 26 сентября 2011 г.

Определение ЭДС источника тока с помощью закона Ома. Изучение закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи .

формат doc
размер 84 КБ
добавлен 21 ноября 2009 г.

Цель: определить эдс и внутреннее сопротивление источника тока.

Лабораторная

формат doc
размер 2.35 МБ
добавлен 14 января 2012 г.

ВятГГУ. Отчеты по курсу Электричество. 2 курс. специальности: физика, мед. физика, хим.фак. Полезно для тех, кто не сдает все во время. Измерение сопротивлений проводников методом амперметра и вольтметра Измерение сопротивлений проводников методом струнного моста Уитстона Измерение ЭДС источников тока методом компенсации Измерение полезной мощности и КПД источника тока Расширение пределов измерений токоизмерительных приборов Моделирование плоских…

Лабораторная

формат doc
размер 726.47 КБ
добавлен 05 февраля 2012 г.

ПИ СФУ Красноярск год 2010 14 лабораторных в среднем по 10 страниц Тема работ: Электричество Перечень: Изучение электростатического поля Изучение поляризации диэлектриков на примере сегнетоэлектриков Определние ЭДС Исследование источника тока Исследование температурной зависимости электрического сопротивления металлов и полупроводников Изучение полупроводникового диода Магнитное поле прямого и кругового тока Определение горизонтальной составляюще.

формат doc
размер 5.73 МБ
добавлен 05 января 2009 г.

Электроизмерительные приборы. Градуирование и увеличение пределов измерения электроизмерительных приборов. Изучение электростатического поля. Определение емкости конденсаторов мостовым методом. Исследование зависимости мощности и коэффициента полезного действия источника тока от нагрузки. Измерение сопротивлений мостиком Уитстона. Определение электродвижущей силы гальванического элемента методом компенсации.

Методические указания к лабораторной работе № 217 по дисциплине «Физика»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра физики

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 217

по дисциплине «Физика»

Под редакцией доцента Ю. Н. Харитонова

Москва – 2011

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра физики

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №217

по дисциплине «Физика»

Под редакцией доцента Ю.Н. Харитонова

Рекомендовано редакционно-издательским советом

университета в качестве методических указаний для студентов ИУИТ, ИТТСУ и ИПСС

МОСКВА – 2011

УДК 537.8: 621.3.023

К-90

Кули-Заде Т.С., Васильев Е.В. Определение ЭДС неизвестного источника методом компенсации. Методические указания к лабораторной работе № 217 по дисциплине «Физика» / под ред. доц. Ю.Н. Харитонова. – М.: МИИТ, 2011. – 10 с.

Методические указания к выполнению лабораторной работы № 217 «Определение ЭДС неизвестного источника методом компенсации» соответствуют программе и учебным планам по физике (раздел «Электричество») и предназначены для студентов 1, 2 курсов технических специальностей.

университет путей сообщения

(МИИТ), 2011

Работа 217

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС НЕИЗВЕСТНОГО ИСТОЧНИКА

МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы: Ознакомление с методом компенсации и его применение для определения электродвижущей силы (ЭДС) неизвестного источника.

Приборы и принадлежности: источник питания, нормальный элемент Вестона (или другой эталонный источник), исследуемый источник ЭДС (гальванический элемент или другие источники ЭДС), потенциометр (или реохорд), вольтметр V с нулём посередине шкалы, ключ включения источника питания, переключатель с нейтральным положением.

Введение

Гальванические элементы, аккумуляторы, электрические генераторы и другие устройства, которые преобразуют различные виды энергий (химическую, механическую, световую и др.

) в электрическую энергию, являются источниками ЭДС. Устройство, способное поддерживать определённую разность потенциалов и обеспечить поток электрических зарядов во внешней цепи, называются источниками ЭДС.

Разность потенциалов на клеммах гальванического элемента при разомкнутой внешней цепи называется электродвижущей силой (ЭДС) и обозначается E. Когда сила тока во внешней цепи отсутствует, напряжение на клеммах равно ЭДС. Когда к клеммам гальванического элемента подключается внешняя нагрузка (например, сопротивление вольтметра), т.е. во внешней цепи протекает электрический ток, согласно закону Ома для неоднородной электрической цепи этот ток равен:

I =, тогда E = Ir + IR, (1)

следовательно, напряжение на клеммах гальванического элемента оказывается ниже величины ЭДС из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника ЭДС и равно:

IR = E – Ir, (2)

где E – ЭДС источника тока, R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление источника тока, I – сила тока.

Электродвижущая сила численно равна работе, совершаемой сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда:

E = . (3)

Эта работа производится за счёт энергии, затрачиваемой в источнике тока.

Рис. 1.

Напряжение U на участке 1 – 2 электрической цепи (см. рис. 1) называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем кулоновских и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на этом участке:

U₁₂ = j₁ – j₂ + E₁₂. (4)

Если на участке цепи не действует ЭДС, напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов на этом участке.

Разность потенциалов численно равна работе, совершаемой силами электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда:

j₁ – j₂ = (5)

Для определения величины электродвижущей силы используется метод компенсации («нулевой метод»). В этом методе ток текущий через источник с неизвестной ЭДС – E_X, компенсируется током от какого-либо внешнего источника ЭДС – E. При этом разность потенциалов на зажимах неизвестного источника будет равна его ЭДС.

Принципиальная схема установки, служащей для измерений ЭДС неизвестного источника изображена на рис. 2.

Рис. 2.

В цепи, благодаря разности потенциалов Dj между точками А и В через резистор R со скользящим контактом D создаётся постоянный ток. Резистор R может представлять собой однородный провод (реохорд) по которому скользит контакт D, что позволяет изменять величину сопротивления между А и D. Исследуемый источник ЭДС E_Xприсоединяется через гальванометр G (с нулём на середине шкалы) к движку D и концу реохорда АВ таким образом, чтобы внешний источник ЭДС и исследуемый источник были включены навстречу друг другу. Только в этом случае возможна компенсация.

Контакт реохорда перемещают до тех пор, пока стрелка гальванометра не установится на нуле шкалы. В этом положении контакта D ток от источника неизвестной ЭДС равен нулю, а напряжение между точками АD равно E_X:

U_АD = E_X.

Это равенство справедливо только при условии, что сила тока через гальванометр равна нулю, т.к. в противном случае наблюдалось бы падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника неизвестной ЭДС и сопротивлении гальванометра. Сила тока I через резистор R не равна нулю, и если обозначать через R_X сопротивление между точками А и D реохорда R то:

23.1 ЭДС индукции и магнитный поток – Колледж физики 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Рассчитайте поток однородного магнитного поля через петлю произвольной ориентации.
Описать методы создания электродвижущей силы (ЭДС) с помощью магнитного поля или магнита и проволочной петли.

Аппарат, который Фарадей использовал для демонстрации того, что магнитные поля могут создавать токи, показан на рис. 23.3. Когда переключатель замкнут, в катушке в верхней части железного кольца создается магнитное поле, которое передается на катушку в нижней части кольца. Гальванометр используется для обнаружения любого тока, наведенного в катушке на дне. Было обнаружено, что каждый раз, когда переключатель замыкается, гальванометр регистрирует ток в одном направлении в катушке на дне. (Вы также можете наблюдать это в физической лаборатории.) Каждый раз, когда переключатель размыкается, гальванометр обнаруживает ток в противоположном направлении. Интересно, что если переключатель остается замкнутым или разомкнутым какое-то время, ток через гальванометр отсутствует. Замыкание и размыкание переключателя индуцирует ток. Это изменение магнитного поля создает ток. Более важным, чем текущий ток, является ЭДС , которая его вызывает. Ток является результатом ЭДС , индуцированной изменяющимся магнитным полем , независимо от того, есть ли путь для протекания тока.

Рисунок 23,3 Аппарат Фарадея для демонстрации того, что магнитное поле может производить ток. Изменение поля, создаваемого верхней катушкой, индуцирует ЭДС и, следовательно, ток в нижней катушке. Когда переключатель размыкается и замыкается, гальванометр регистрирует токи в противоположных направлениях. Через гальванометр не протекает ток, когда переключатель остается замкнутым или разомкнутым.

На рис. 23.4 показан простой и часто проводимый в физических лабораториях эксперимент. ЭДС индуцируется в катушке, когда стержневой магнит вдавливается и выталкивается из нее. ЭДС разных знаков создаются движением в противоположных направлениях, а также изменением полярности ЭДС на противоположное. Те же результаты получаются, если перемещать катушку, а не магнит — важно относительное движение. Чем быстрее движение, тем больше ЭДС, а когда магнит неподвижен относительно катушки, ЭДС отсутствует.

Рисунок 23,4 Движение магнита относительно катушки создает ЭДС, как показано на рисунке. Такие же ЭДС возникают, если катушку перемещать относительно магнита. Чем больше скорость, тем больше величина ЭДС, а ЭДС равна нулю, когда нет движения.

Метод наведения ЭДС, используемый в большинстве электрогенераторов, показан на рис. 23.5. Катушка вращается в магнитном поле, создавая ЭДС переменного тока, которая зависит от скорости вращения и других факторов, которые будут рассмотрены в последующих разделах. Обратите внимание, что генератор очень похож по конструкции на двигатель (еще одна симметрия).

Рисунок 23,5 Вращение катушки в магнитном поле создает ЭДС. Это основная конструкция генератора, в котором работа по вращению катушки преобразуется в электрическую энергию. Обратите внимание, генератор очень похож по конструкции на двигатель.

Итак, мы видим, что изменение величины или направления магнитного поля создает ЭДС. Эксперименты показали, что существует критическая величина, называемая магнитным потоком, ΦΦ, определяемая выражением

Φ=BAcosθ, Φ=BAcosθ,

23,1

, где BB — напряженность магнитного поля на площади AA под углом θθ к перпендикуляру к площади, как показано на рис. 23.6. Любое изменение магнитного потока ΦΦ индуцирует ЭДС. Этот процесс определяется как электромагнитная индукция. Единицами магнитного потока ΦΦ являются T⋅m2T⋅m2. Как видно на рисунке 23.6, Bcosθ=BBcosθ=B _⊥ , который является компонентом BB , перпендикулярным площади AA . Таким образом, магнитный поток равен Φ=B⊥AΦ=B⊥A, произведению площади и перпендикулярной к ней составляющей магнитного поля.

Рисунок 23,6 Магнитный поток ΦΦ связан с магнитным полем и площадью, над которой оно существует. Поток Φ=BAcosθΦ=BAcosθ связан с индукцией; любое изменение ΦΦ индуцирует ЭДС.

Вся индукция, включая примеры, приведенные до сих пор, возникает из-за некоторого изменения магнитного потока ΦΦ . Например, Фарадей менял ВВ на и, следовательно, ФФ при размыкании и замыкании переключателя в своем аппарате (показанном на рис. 23.3). Это также верно для стержневого магнита и катушки, показанных на рис. 23.4. При вращении катушки генератора угол θθ и, следовательно, ΦΦ изменен. То, насколько велика ЭДС и какое направление она принимает, зависит от изменения в ΦΦ и от того, как быстро происходит это изменение, как будет рассмотрено в следующем разделе.

Определение ЭДС движения в физике.

(имя существительное)

ЭДС (электродвижущая сила), вызванная движением относительно магнитного поля.

Количественная интерпретация ЭДС движения
- А движущая ЭДС – электродвижущая сила ( ЭДС ) индуцированная движением относительно магнитного поля B.
- Электродвижущая сила ( ЭДС ) , вызванная движением относительно магнитного поля B , называется движущей ЭДС .
- Вы могли заметить, что движущаяся ЭДС очень похожа на индуцированную ЭДС , вызванную изменяющимся магнитным полем.
- Из уравнения. 1 и уравнение 2 мы можем подтвердить, что движущихся и индуцированных EMF дают тот же результат.
- (а) Motional EMF .
ЭДС движения
- Движение в стационарном относительно Земли магнитном поле индуцирует движущую ЭДС (электродвижущая сила).
- Движение является одной из основных причин индукции.
- Например, магнит, перемещаемый по направлению к катушке, индуцирует ЭДС , а катушка, перемещаемая по направлению к магниту, создает аналогичный .0080 ЭДС .
- В этом Атоме мы концентрируемся на движении в магнитном поле, стационарном относительно Земли, производя то, что условно называется движущимся ЭДС .
- (a) движущаяся ЭДС =Bℓv индуцируется между рельсами, когда этот стержень движется вправо в однородном магнитном поле.
Механическая работа и электрическая энергия
- Механическая работа, совершаемая внешней силой для производства Motional EMF преобразуется в тепловую энергию; в процессе сохраняется энергия.
- О Motional EMF мы узнали ранее (см. наш Атом на “ Motional EMF “).
- Для простой установки, показанной ниже, движущаяся ЭДС $(\varepsilon)$, создаваемая движущимся проводником (в однородном поле), определяется следующим образом:
- В более общем смысле механическая работа, совершаемая внешней силой для производства Motional EMF преобразуется в тепловую энергию.
- (a) движущаяся ЭДС =Bℓv индуцируется между рельсами, когда этот стержень движется вправо в однородном магнитном поле.
Электрогенераторы
- Они индуцируют электродвижущую силу ( ЭДС ), вращая катушку в магнитном поле.
- Таким образом, мы можем найти индуцированную ЭДС , рассматривая только боковые провода.
- Motional EMF определяется как EMF = Bℓv, где скорость v перпендикулярна магнитному полю B (см. наш атом на « Motional EMF »).
- Таким образом, в этом случае ЭДС , индуцированная с каждой стороны, равна ЭДС =Bℓvsinθ, и они имеют одинаковое направление.
- Суммарное ЭДС $\varepsilon$ вокруг контура тогда:
Обратная ЭДС, вихревые токи и магнитное демпфирование
- Назад ЭДС , вихревые токи и магнитное демпфирование являются следствием наведенного ЭДС и могут быть объяснены законом индукции Фарадея.
- Закон Ленца говорит нам, что индуцированная ЭДС противодействует любому изменению, так что входная ЭДС , которая питает двигатель, будет противодействовать самогенерируемой ЭДС двигателя, называемой обратной ЭДС двигателя.
- Как обсуждалось в « Motional EMF », Motional EMF индуцируется, когда проводник движется в магнитном поле или когда магнитное поле движется относительно проводника.
- Если движение ЭДС может вызвать петлю тока в проводнике, мы называем этот ток вихревым током.
- Магнитная сила на токовой петле противодействует движению .
Зарядка батареи: последовательное и параллельное ЭДС
- Обычно элементы располагаются последовательно для получения большего количества ЭДС .
- Но, если клетки противостоят друг другу — например, когда одну из них помещают в прибор задом наперед, — общая ЭДС меньше, так как она представляет собой алгебраическую сумму отдельных ЭДС .
- Когда два источника напряжения с одинаковыми ЭДС соединены параллельно, а также подключены к сопротивлению нагрузки, общая ЭДС будет такой же, как отдельные ЭДС .
- Зарядное устройство должно иметь большее ЭДС , чем аккумулятор для обратного тока через него.
- Два источника напряжения с идентичными ЭДС (обозначены буквой E), соединенные параллельно, производят одинаковые ЭДС , но имеют меньшее общее внутреннее сопротивление, чем отдельные источники.
Звуковые системы, компьютерная память, сейсмограф, GFCI
- Микрофон работает по индукции, так как вибрирующая мембрана наводит в катушке ЭДС .
- Таким образом, колебания электрического тока, проходящего через динамик, преобразуются в переменные магнитные силы, которые перемещают диафрагму динамика, заставляя драйвер производить воздух движение , что похоже на исходный сигнал от усилителя.
- Если GFCI обнаруживает утечку тока, он создает ЭДС и ток в направлении, противоположном исходному току.
Закон индукции Фарадея и закон Ленца
- Закон индукции Фарадея гласит, что ЭДС , индуцированная изменением магнитного потока, равна $ ЭДС = -N\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$, когда поток изменяется на Δ за время Δt.
- Во-первых, ЭДС прямо пропорциональна изменению потока Δ.
- Секунда, ЭДС максимальна, когда изменение во времени Δt наименьшее, то есть ЭДС обратно пропорциональна Δt.
- Наконец, если катушка имеет N витков, будет произведена ЭДС , которая в N раз больше, чем для одиночной катушки, так что ЭДС прямо пропорциональна N.
- Единицами для EMF , как обычно, являются вольты.
Индуктивность
- Индукция — это процесс, при котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока.
- См. , где простые катушки индуцируют друг в друге ЭДС .
- Эти катушки могут индуцировать друг в друге ЭДС , как неэффективный трансформатор.
- Здесь видно, что изменение тока в катушке 1 индуцирует ЭДС в катушке 2.
- (Обратите внимание, что «E2 индуцируется» представляет собой индуцированную ЭДС в катушке 2.