Лабораторна робота № 16

Перевірка закону Ома для повного кола

Електричний струм – рух електричних зарядів. У металах – це рух електронів у проти напряму поля, в електролітах – іонів різних знаків у протилежних напрямах, у газах – електронів іонів, у напівпровідниках – електронів і дірок. Для збудження електричного струму в тілах треба створити електричне поле. Щоб струм був тривалим, енергія поля повинна підтримуватися сталою. Це здійснюється за допомогою джерел струму.

Як показує дослід, для металів густин електричного струму пропорційна напруженості електричного поля

де а — стала для даного матеріалу величина, що називається питомою електричною провідністю (вимірюється в сименсах). Величина, обернена до питомої електричної провідності, називається питомим електричним опором (вимірюється в омах на метр). Це один із основних законів електродинаміки — закон Ома в диференціальній формі.

З урахуванням напруженості поля сторонніх сил, які утворюють ЕРС, закон Ома записується у вигляді

Електрорушійною силою & джерела струму називають величину, яка дорівнює відношенню роботи А, що виконується сторонніми си­лами, при переміщенні позитивного заряду вздовж усього електрич­ного кола, включаючи джерело струму, з поверненням у вихідну точ­ку, до заряду q:

В інтегральній формі закон Ома для неоднорідної ділянки з влас­ною ЕРС має вигляд

(1)

Для ділянки кола без джерела ЕРС маємо , або U = IR, де U — електрична напруга (падіння напруги).

Для замкненого кола потенціали точок 1 і 2однакові, тобто 0. і рівність (1) переходить в закон Ома для замкненого кола:

де — повний опір кола Закон Ома для парноіонних електролітів має вигляд

де п₀ — концентрація іонів у розчині; q — заряд іона; a — коефіцієнт дисоціації; , —рухливість додатних і від'ємних іонів; Е — напруженість зовнішнього електричного поля.

Перевірка закону Ома для повного кола

Прилади і матеріали: 1) акумуляторні батареї e₁= 6B; e₂ = e₃= 1,2 В; 2) вольтметр типу 3515 на 15 В; 3) амперметр типу 9514 на 1— 2 А; 4) два реостати до 15 Ом кожен типу РПШ-5; 5) резистор на 1—6 Ом; 6) міс­ток постійного струму для вимірювання опорів; 7) два вимикачі.

Теоретичні відомості та опис приладів

Закон Ома у формі U = IR справджується лише для однорідної ділянки кола, тобто такої, на якій немає стрибків потенціалів за рахунок контактних явищ або дії електрорушійних сил.

Рис. 1 Рис. 2

Розглянемо неоднорідну ділянку кола 1—2 (рис. 1), на кінцях якої діє різниця потенціалів . ЕРС, що діє на даній неоднорід­ній ділянці кола, позначимо . Задамо напрям струму

Тоді , якщо вона діє в напрямі струму (позначено стрілкою). Скористаємось законом збереження і перетворення енергії. Оскільки провідники нерухомі, то робота dA електростатичних і сторонніх сил, яка виконується при переміщенні заряду dq на ділянці 1—2, дорів­нює кількості теплоти dQ, яка виділилась за час проходження заряду dq. Тому можна записати

Прирівняємо правічастини рівнянь, тоді матимемо

(1)

Це закон Ома для неоднорідної ділянки кола. Якщо неоднорідна час­тина кола складається з кількох ділянок, то формулу (1) можна уза­гальнити на будь-яке число ділянок:

де —загальний опір усієї ділянки кола; —алгебраїчна сума ЕРС, що діють на цій ділянці.

Схему установки наведено на рис. 2. На неоднорідній ділянці АВ наявні два джерела з ЕРС, і які ввімкнено назустріч одна одній.

---

Дата добавления: 2015-11-14