Лабораторные работы. Определение ЭДС источника методом компенсации

Определение ЭДС источника методом компенсации

Измерение сопротивления проводников мостиком Уинстона

Изучение обобщенного закона Ома

Теоретический минимум

· Сила и плотность тока. Связь между вектором плотности тока и скоростью упорядоченного движения зарядов.

· Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

· Сторонние силы, ЭДС и напряжение.

· Обобщенный закон Ома.

· Правила Кирхгофа и их применение к расчету разветвленных цепей.

· Классическая теория электропроводности металлов. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца на основе электронной теории.

Контрольные задания

Вариант 1

1. Дайте понятие силы и плотности тока. Какова связь плотности тока со скоростью упорядоченного движения зарядов?

2. Количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника, изменяется со временем по закону q = 9 + 8t – t². Через какое время ток поменяет свое направление на противоположное?

3. Амперметр с сопротивлением R_A = 0,16 Ом зашунтирован сопротивлением R = 0,04 Ом. Чему равен ток в цепи, если амперметр показывает ток I₀ = 8 А?

4. При прохождении через проводник электрического тока за время t выделилось количество теплоты, равное Q. Объем проводника V, удельное сопротивление r. Чему равна напряженность электрического поля в проводнике?

5. В представленной схеме ЭДС первого и второго источников равны E₁=E₂ =2В, ЭДС третьего E₃ = 5 В, сопротивления R₁ = 1 Ом, R₂ = R₃ = 2 Ом. Какова разность потенциалов между точками А и В ?

6. Если две электрические лампочки сопротивлением 200 Ом и 300 Ом включены в сеть параллельно, то во сколько раз отличаются потребляемые ими мощности?

Вариант 2

1. Сформулируйте закон Ома в интегральной и дифференциальной форме для однородного и неоднородного участка цепи.

2. Ток в проводнике меняется со временем по уравнению

I = 4 + 2t (А).

Какое количество электричества, пройдет через поперечное сечение проводника за время 5 с ?

3. ЭДС батареи аккумуляторов 12 В. Если сила тока в цепи равна 4 А, а напряжение на клеммах батареи 11 В, то чему будет равен ток короткого замыкания?

4. Чему равно показание амперметра, если E = 6 В, R₁ =4 Ом, R₂ = 6 Ом, R_V = 12 Ом?

5. Чему равна удельная тепловая мощность в медном проводе при плотности электрического тока 10 А/см²? Удельное сопротивление меди 17 нОм∙м.

6. Три батареи с ЭДС равными 12 В, 5 В и 10 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями r = 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Какова сила тока, проходящая через первую батарею?

Вариант 3

1. Какую роль выполняют сторонние силы в источнике тока? Электродвижущая сила и ее связь с напряженностью поля сторонних сил.

2. Ток в проводнике меняется со временем по уравнению

I = 4 + 2t (А).

Какое количество электричества пройдет через поперечное сечение проводника за время от t₁ = 2с до t₂ = 6с?

3. Что показывает амперметр в данной цепи? Параметры цепи: E = 6 В, R₁ = 4 Ом, R₂ = 6 Ом, R_V = 12 Ом.

4. По проводу сечением S и удельным сопротивлением r течет ток I. Получите выражение для силы, действующей на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля.

5. Три батареи с ЭДС равными 12 В, 5 В, 10 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями r = 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами.

Какова сила тока, проходящая через вторую батарею?

6. На каком из резисторов при прохождении постоянного тока выделится максимальное количество теплоты?

Вариант 4

1. Как определяется работа и мощность тока? Сформулируйте закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.

2. Неоднородный участок цепи это –

1) участок, на котором действуют только электрические силы;

2) участок, на котором действуют электрические и сторонние силы;

3) участок, на котором действуют только сторонние силы;

4) участок с неоднородным удельным сопротивлением.

3. Как изменится ток короткого замыкания, если два одинаковых источника тока пересоединить из параллельного соединения в последовательное?

4. Напряженность электрического поля в проводнике равна Е. Объем проводника V, удельное сопротивление r. Какое количество теплоты выделится при прохождении через проводник электрического тока за время t ?

5. Чему равно падение напряжения внутри источника, если E = 2 В, r = 0,4 Ом, I =1 А?

6. Какой ток течет через сопротивление R при следующих параметрах схемы: E₁=E₂ =2В, r₁= 1 Ом, r₂ = 2 Ом, I₁ = 1 А?

Вариант 5

1. Сформулируйте правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Как определяются в уравнениях Кирхгофа знаки для ЭДС, токов и падений напряжений?

2. По проводнику сечением S течет ток I. Плотность и молярная масса материала проводника соответственно равны r и М. На каждый атом материала приходится один свободный электрон. Получите выражение для средней скорости упорядоченного движения электронов вдоль проводника.

3. Что покажет вольтметр при следующих параметрах схемы: ЭДС=6 В, R₁ = 4 Ом, R₂ = 6 Ом, R_V = 12 Ом?

4. Какое количество теплоты выделится за единицу времени в единице объема медного провода (r = 17 нОм∙м), при плотности тока j = 300 кА/м² ?

5. Два параллельно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС E₁=E₂ =2В и внутренними сопротивлениями r₁ = 1 Ом, r₂ = 1,5 Ом замкнуты на внешнее сопротивление R = 1,4 Ом. Определите ток, протекающий во внешней цепи.

6. Две электрические лампочки сопротивлением 100 Ом и 300 Ом включены в сеть последовательно. Как различаются мощности, потребляемые лампочками?

Вариант 6

1. От чего зависит сопротивление проводников? Каков физический смысл удельного сопротивления и удельной проводимости? Последовательное и параллельное соединение проводников.

2. Рассчитайте среднюю скорость упорядоченного движения электронов в проводнике с концентрацией n = 10²⁹ м^-3 при плотности тока j = 100 А/см² .

3. Чему равно показание амперметра при следующих параметрах схемы: E = 6 В, R₁ = 4 Ом, R₂ = 6 Ом, R_V = 12 Ом?

4. При какой плотности тока в медном проводе ( ) удельная тепловая мощность тока будет равна 720 Дж/м³∙с?

5. Два параллельно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС E₁=E₂ =2В и внутренними сопротивлениями r₁ = 1 Ом, r₂ = 1,5 Ом замкнуты на внешнее сопротивление R = 1,4 Ом. Чему равен ток, протекающий через второй элемент?

6. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через время t₁, если только вторая, то через время t₂.

Через какое время закипит вода, если обе секции включить параллельно?

Вариант 7

1. Что представляет собой неоднородный участок цепи? Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной и дифференциальной форме.

2. Ток в проводнике меняется со временем по уравнению

I = 18 - 6t (А).

Какое количество электричества, пройдет через поперечное сечение проводника за 6 секунд?

3. Что покажет вольтметр при следующих параметрах схемы: E=6 В, R₁ = 4 Ом, R₂ = 6 Ом, R_V = 12 Ом?

4. Каков КПД цепи, если

E = 2 В, r = 0,4 Ом, I = 1 А?

5. Лампочки мощностью W₁ = 100 Вт и W₂ = 200 Вт соединены последовательно и включены в цепь постоянного тока. Как будут относиться мощности, потребляемые лампочками в этом случае?

6. Три батареи с ЭДС равными 12 В, 5 В, 10 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями r = 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Чему равна сила тока, проходящая через третью батарею?