Изучение источников тока — решение

Решение

Республиканская олимпиада 2016 10 класс № Э1

1.1

1.1 Из закона Ома для полной цепи следует, что зависимость напряжения на внешней цепи зависит от силы тока по закону

1.2

1.2 Требуемая схема является традиционной для проведения подобных измерений и показана на рисунке. В положении ключа 1 вольтметр показывает напряжение на постоянном резисторе Ом, в положении 2 — напряжение на переменном резисторе . Тогда для построения нагрузочной характеристики следует провести расчеты по следующим формулам:
Сила тока в цепи: ;
Напряжение на внешнем участке .

1.3

1.3 Результаты измерений зависимости напряжения на внешней цепи от силы тока в ней (нагрузочная характеристика) для плоской батарейки приведены в таблице 1. График полученной зависимости показан на рис.1

Таблица 1.


2,89	0,62	0,31	3,51
2,80	0,67	0,34	3,47
2,74	0,70	0,35	3,44
2,65	0,75	0,38	3,40
2,52	0,82	0,41	3,34
2,38	0,91	0,46	3,29
2,18	1,03	0,52	3,21
2,01	1,14	0,57	3,15
1,89	1,19	0,60	3,08
1,71	1,30	0,65	3,01
1,53	1,41	0,71	2,94
1,36	1,50	0,75	2,86
1,05	1,69	0,85	2,74
0,81	1,83	0,92	2,64
0,50	2,02	1,01	2,52
0,17	2,20	1,10	2,37

1.4

1.4 Как следует из формулы (1) коэффициент наклона данной прямой равен внутреннему сопротивлению батарейки, а величина сдвига — ее ЭДС. Расчет по методу наименьших квадратов приводит к следующим значениям этих параметров

$В О м$

1.5

1.5 Прямое измерение ЭДС плоской батарейки дало значение 4,18 В.
Аналогичные измерения проведены для набора двух аккумуляторов. Результаты представлены в Таблице 2 и на графике рис. 2

Таблица 2.


2,08	0,44	0,22	2,52
2,04	0,47	0,24	2,51
2,02	0,50	0,25	2,52
1,98	0,53	0,27	2,51
1,94	0,56	0,28	2,50
1,89	0,61	0,31	2,50
1,81	0,67	0,34	2,48
1,46	0,95	0,48	2,41
1,75	0,72	0,36	2,47
1,68	0,78	0,39	2,46
1,59	0,86	0,43	2,45
1,48	0,94	0,47	2,42
1,36	1,05	0,53	2,41
1,26	1,15	0,58	2,41
1,20	1,19	0,60	2,39
1,07	1,31	0,66	2,38
0,99	1,37	0,69	2,36
0,71	1,61	0,81	2,32
0,47	1,83	0,92	2,30
0,19	2,07	1,04	2,26

Расчет по МНК характеристик аккумулятора приводит к следующим значениям

$В О м$

1.6

1.6 Результат прямого измерения ЭДС В.

2.1

2.1 Почти очевидно, что суммарные ЭДС и внутреннее сопротивление последовательно соединенных источников равны сумма соответствующих величин отдельных элементов

2.2

2.2 Аналогичные измерения для последовательно соединенных плоской батареи и аккумулятора приводят к следующим характеристикам

$В О м$

Эти результаты подтверждают (в пределах погрешности) справедливость приведенных формул (4). График нагрузочной характеристики составной батареи приведен на рис. 3. Обратите внимание на больший разброс данных и большую погрешность результатов.

3.1

3.1 Приведенная формулы следует из корректного использования правил Кирхгофа.

3.2

3.2 Результаты измерений зависимости ЭДС параллельно соединенной батареи от сопротивления переменного резистора приведены в Таблице 3. Отметим, что при измерении сопротивления резистора его следует отключать от источника.

В последней столбце таблицы приведены теоретические значения ЭДС, рассчитанные по формуле.

Таблица 3.

		$теория$
2,98	0,4	2,88
3,13	0,9	3,02
3,30	2,3	3,29
3,43	2,4	3,30
3,53	3,2	3,40
3,59	3,7	3,45
3,62	4,3	3,51
3,68	4,9	3,55
3,72	5,8	3,61
3,77	6,5	3,65
3,80	7,3	3,69
3,84	7,9	3,71
3,86	8,5	3,74
3,89	9,7	3,78
3,91	10,2	3,79

Получено хорошее соответствие между теоретическими и экспериментальными данными.
Что подтверждает тот факт, что «физика наука! Точная, но приближенная»

← Подсказки Режим тренировки →

Решение

Похожие задачи