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 расчётные 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 измерения

	R, Ом

	V, В

	I, А

	Примечание

	1

	1

	0.60

	0.60

	

	= 8 В

	

	r = 2.4 Ом

	

	= 10 Ом

	

	

	2

	2

	1.11

	0.56

	

	3

	3

	1.56

	0.52

	

	4

	4

	1.95

	0.49

	

	5

	5

	2.30

	0.46

	

	6

	6

	2.61

	0.43

	

	7

	7

	2.89

	0.41

	

	8

	8

	3.14

	0.39

	

	9

	9

	3.36

	0.37

	

	10

	10

	3.57

	0.36

	

	()эксп = 12.5 Ом

	ε()эксп= 0.008

	()эксп =7.95 В

	ε()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 измерения

	R, Ом

	V, В

	I, А

	Примечание

	1

	1

	-4.49

	1.01

	

	= 8 В

	= -5.5 B

	r = 2.4 Ом

	= 10 Ом

	

	

	2

	2

	-3.62

	0.94

	

	3

	3

	-2.87

	0.88

	

	4

	4

	-2.21

	0.82

	

	5

	5

	-1.62

	0.78

	

	6

	6

	-1.10

	0.73

	

	7

	7

	-0.63

	0.70

	

	8

	8

	-0.21

	0.66

	

	9

	9

	0.18

	0.63

	

	10

	10

	0.53

	0.6

	

	()эксп = 12 Ом

	ε()эксп= 0.03

	()эксп = 7.6 В

	ε()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.