Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Внимание!
1.Убедитесь (в течение 5 минут после начала Вашего рабочего времени), что начальная ЭДС источника не менее 1,3 В, в противном случае попросите у членов оргкомитета заменить его.
2. Скользящие контакты проволочного реостата могут немного отходить от его обмотки, поэтому регулярно поджимайте их пальцами.
Гальванические элементы, как и все источники тока, характеризуются двумя параметрами: ЭДС
В данной работе Вам необходимо исследовать характеристики промышленного гальванического элемента и их изменения в ходе разрядки батарейки.
1.1 Запишите теоретическую формулу, описывающую зависимость напряжения на внешней цепи от силы тока через нее
1.2 Запишите формулы, позволяющие по результатам измерения напряжений
Подумай, как по измеренному напряжению на эталонном резисторе и его известному сопротивлению получить ток, а затем по току и общему напряжению — остальные величины.
Применяй закон Ома для резистора и формулу для мощности как произведения напряжения и тока; запиши общие зависимости для
- Найди ток в цепи, используя закон Ома для эталонного резистора и измеренное на нём напряжение
. - По найденному току вычисли сопротивление внешней цепи как отношение напряжения на внешней цепи
к току . - Вычисли мощность, рассуждая, что она равна произведению напряжения на внешней цепи на ток через неё.
- Остановись, когда получишь формулы для
, и через , и .
1.3 Измерьте зависимость напряжения на внешней цепи
1.4 Постройте графики полученных зависимостей.
1.5 Укажите каким способом по полученной зависимости
1.6 Используя полученные экспериментальные зависимости, рассчитайте максимально точно значения ЭДС элемента
1.7 Используя полученные данные, постройте графики зависимости мощности тока на внешней цепи
1.8 Покажите, что максимальная мощность тока во внешней цепи достигается, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника
1.8 Доказательство того, что максимальная мощность во внешней цепи при
Мощность во внешней цепи описывается функцией
Максимум этой функции достигает при
Формула для максимальной мощности
1.9 По результатам измерений рассчитайте, какими могут быть максимальные мощности тока во внешней цепи. Укажите, при каких сопротивлениях внешней цепи они достигаются.
1.9 Численные значения максимальной мощности
| Свежий элемент | Разряженный элемент | |
|---|---|---|
| Максимальная мощность | 279 мВт | 123 мВт |
2.1 Получите формулы, позволяющие по измеренным значениям напряжений
Проведите измерения в следующей последовательности (все результаты измерений заносите в Таблицу 2 Листов ответов):
соберите цепь, показанную на рисунке, при отключенном элементе;
подготовьте секундомер для измерения времен;
подключите источник при замкнутом ключе; через каждую минуту (начиная с нулевой) записывайте значения напряжения
. По истечении 5 минут (последнее значения напряжения также надо измерить) разомкните ключ, остановите секундомер, измерьте значение (это надо сделать достаточно быстро). замкните ключ, одновременно запустите секундомер и в течение следующих 5 минут, проводите измерения значений напряжений
(через каждую минуту).
Проведите измерения таким методом в течение 30 минут.
\setcounter{enumi}{1}
- Проведите измерения по приведенной методике, результаты занесите в Таблицу 2.
- Постройте график зависимости силы тока в цепи от времени.
- Рассчитайте значения ЭДС и внутреннего сопротивления в моменты остановок (т.е. через каждые 5 минут). Эти значения следует внести в выделенные ячейки Таблицы 2 и итоговую Таблицу 3
- Рассчитайте значения электрического заряда
, который протек через цепь за время от начала измерений (эти времена указаны в первом столбце Таблицы 2). Кратко опишите, как вы рассчитали величины зарядов . - Постройте графики зависимости ЭДС гальванического элемента и его внутреннего сопротивления от протекшего заряда
. - Рассчитайте и постройте график зависимости максимальной мощности
, которую может развивать гальванический элемент во внешней цепи, от прошедшего заряда . - Считая, что полученная в п.2.7 зависимость выполняется в течение всего времени работы гальванического элемента до его полной разрядки, оцените зарядовую емкость (в мА\textsuperscript{.}час) такого элемента до начала его использования.
2.1 Формулы для расчета ЭДС и внутреннего сопротивления