R panloob na pagtutol. Trabaho sa laboratoryo "Pagsukat ng EMF at panloob na pagtutol ng isang kasalukuyang pinagmumulan" (grade 11)

27.09.2019

8.5. Thermal na epekto ng kasalukuyang

8.5.1. Kasalukuyang pinagmumulan ng kapangyarihan

Kabuuang kapangyarihan ng kasalukuyang pinagmulan:

P kabuuang = P kapaki-pakinabang + P pagkalugi,

kung saan P kapaki-pakinabang - kapaki-pakinabang na kapangyarihan, P kapaki-pakinabang = I 2 R; P pagkalugi - pagkalugi ng kapangyarihan, P pagkalugi = I 2 r; I - kasalukuyang lakas sa circuit; R - paglaban sa pag-load (panlabas na circuit); r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Maaaring kalkulahin ang kabuuang kapangyarihan gamit ang isa sa tatlong mga formula:

P full = I 2 (R + r), P full = ℰ 2 R + r, P full = I ℰ,

kung saan ang ℰ ay ang electromotive force (EMF) ng kasalukuyang pinagmumulan.

Net kapangyarihan- ito ang kapangyarihan na inilabas sa panlabas na circuit, i.e. sa isang load (resistor), at maaaring gamitin para sa ilang layunin.

Maaaring kalkulahin ang netong kapangyarihan gamit ang isa sa tatlong mga formula:

P kapaki-pakinabang = I 2 R, P kapaki-pakinabang = U 2 R, P kapaki-pakinabang = IU,

kung saan ako ang kasalukuyang lakas sa circuit; Ang U ay ang boltahe sa mga terminal (clamp) ng kasalukuyang pinagmulan; R - paglaban sa pag-load (panlabas na circuit).

Ang pagkawala ng kuryente ay ang kapangyarihan na inilabas sa kasalukuyang pinagmumulan, i.e. sa panloob na circuit, at ginugol sa mga prosesong nagaganap sa pinagmulan mismo; Ang pagkawala ng kuryente ay hindi maaaring gamitin para sa anumang iba pang layunin.

Ang pagkawala ng kuryente ay karaniwang kinakalkula gamit ang formula

P pagkalugi = I 2 r,

kung saan ako ang kasalukuyang lakas sa circuit; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Sa panahon ng isang maikling circuit, ang kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay napupunta sa zero

P kapaki-pakinabang = 0,

dahil walang load resistance kung sakaling magkaroon ng short circuit: R = 0.

Ang kabuuang kapangyarihan sa panahon ng isang maikling circuit ng pinagmulan ay tumutugma sa pagkawala ng kapangyarihan at kinakalkula ng formula

P puno = ℰ 2 r,

kung saan ang ℰ ay ang electromotive force (EMF) ng kasalukuyang pinagmumulan; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

May kapaki-pakinabang na kapangyarihan pinakamataas na halaga sa kaso kapag ang load resistance R ay katumbas ng internal resistance r ng kasalukuyang source:

R = r.

Pinakamataas na kapaki-pakinabang na kapangyarihan:

P kapaki-pakinabang na max = 0.5 P puno,

kung saan ang Ptot ay ang kabuuang kapangyarihan ng kasalukuyang pinagmulan; P puno = ℰ 2 / 2 r.

Tahasang formula para sa pagkalkula maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan tulad ng sumusunod:

P kapaki-pakinabang na max = ℰ 2 4 r .

Upang gawing simple ang mga kalkulasyon, kapaki-pakinabang na tandaan ang dalawang puntos:

kung may dalawang load resistances R 1 at R 2 ang parehong kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit, kung gayon panloob na pagtutol ang kasalukuyang pinagmulan r ay nauugnay sa ipinahiwatig na mga pagtutol ng formula

r = R 1 R 2 ;

kung ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit, kung gayon ang kasalukuyang lakas na I * sa circuit ay kalahati ng lakas ng kasalukuyang short circuit i:

Ako * = i 2 .

Halimbawa 15. Kapag pinaikli sa isang resistensya na 5.0 Ohms, ang isang baterya ng mga cell ay gumagawa ng isang kasalukuyang ng 2.0 A. Ang short circuit na kasalukuyang ng baterya ay 12 A. Kalkulahin ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ng baterya.

Solusyon . Suriin natin ang kalagayan ng problema.

1. Kapag ang isang baterya ay konektado sa isang paglaban R 1 = 5.0 Ohm, isang kasalukuyang ng lakas I 1 = 2.0 A ay dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. a, na tinutukoy ng batas ng Ohm para sa kumpletong circuit:

I 1 = ℰ R 1 + r,

kung saan ℰ - EMF ng kasalukuyang pinagmulan; r ay ang panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

2. Kapag ang baterya ay short-circuited, isang short-circuit kasalukuyang dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. b. Ang kasalukuyang short circuit ay tinutukoy ng formula

kung saan ang i ay ang kasalukuyang short circuit, i = 12 A.

3. Kapag ang isang baterya ay konektado sa isang paglaban R 2 = r, ang isang kasalukuyang ng puwersa I 2 ay dumadaloy sa circuit, tulad ng ipinapakita sa Fig. sa , tinutukoy ng batas ng Ohm para sa kumpletong circuit:

I 2 = ℰ R 2 + r = ℰ 2 r;

sa kasong ito, ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan ay inilabas sa circuit:

P kapaki-pakinabang max = I 2 2 R 2 = I 2 2 r.

Kaya, upang makalkula ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan, kinakailangan upang matukoy ang panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmulan r at ang kasalukuyang lakas I 2.

Upang mahanap ang kasalukuyang lakas I 2, isinusulat namin ang sistema ng mga equation:

i = ℰ r , I 2 = ℰ 2 r )

at hatiin ang mga equation:

ako I 2 = 2 .

Ito ay nagpapahiwatig:

I 2 = i 2 = 12 2 = 6.0 A.

Upang mahanap ang panloob na pagtutol ng pinagmulan r, isinusulat namin ang sistema ng mga equation:

I 1 = ℰ R 1 + r, i = ℰ r)

at hatiin ang mga equation:

I 1 i = r R 1 + r .

Ito ay nagpapahiwatig:

r = I 1 R 1 i − I 1 = 2.0 ⋅ 5.0 12 − 2.0 = 1.0 Ohm.

Kalkulahin natin ang maximum na kapaki-pakinabang na kapangyarihan:

P kapaki-pakinabang na max = I 2 2 r = 6.0 2 ⋅ 1.0 = 36 W.

Kaya, ang maximum na magagamit na kapangyarihan ng baterya ay 36 W.

Batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit, ang kahulugan nito ay may kinalaman sa halaga agos ng kuryente sa mga totoong circuit, depende sa kasalukuyang pinagmumulan at ang paglaban ng pagkarga. Ang batas na ito ay mayroon ding ibang pangalan - ang batas ng Ohm para sa mga closed circuit. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng batas na ito ay ang mga sumusunod.

Bilang pinaka simpleng halimbawa, isang electric lamp, na kung saan ay isang mamimili ng electric current, kasama ang isang kasalukuyang pinagmulan ay walang iba kundi isang sarado. Ang de-koryenteng circuit na ito ay malinaw na ipinapakita sa figure.

Ang isang electric current na dumadaan sa isang bumbilya ay dumadaan din sa kasalukuyang pinagmumulan mismo. Kaya, habang dumadaan sa circuit, ang kasalukuyang ay makakaranas ng paglaban ng hindi lamang ng konduktor, kundi pati na rin ang paglaban, nang direkta, ng kasalukuyang pinagmulan mismo. Sa pinagmulan, ang paglaban ay nilikha ng electrolyte na matatagpuan sa pagitan ng mga plato at ng mga hangganan na layer ng mga plato at electrolyte. Kasunod nito na sa isang closed circuit, ang kabuuang paglaban nito ay bubuuin ng kabuuan ng mga resistensya ng bombilya at ang kasalukuyang pinagmulan.

Panlabas at panloob na pagtutol

Load resistance, sa sa kasong ito ng isang bumbilya na konektado sa isang kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na panlabas na pagtutol. Ang direktang pagtutol ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na panloob na pagtutol. Para sa isang mas visual na representasyon ng proseso, ang lahat ng mga halaga ay dapat na itinalaga ayon sa kaugalian. I - , R - panlabas na pagtutol, r - panloob na pagtutol. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang de-koryenteng circuit, upang mapanatili ito, dapat mayroong potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga dulo ng panlabas na circuit, na may halagang IxR. Gayunpaman, ang kasalukuyang daloy ay sinusunod din sa panloob na circuit. Nangangahulugan ito na upang mapanatili ang electric current sa panloob na circuit, ang isang potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng paglaban r ay kinakailangan din. Ang halaga ng potensyal na pagkakaiba na ito ay katumbas ng Iхr.

Lakas ng electromotive ng baterya

Ang baterya ay dapat magkaroon ng sumusunod na halaga ng electromotive force na may kakayahang mapanatili ang kinakailangang kasalukuyang sa circuit: E=IxR+Ixr. Mula sa formula ay malinaw na ang electromotive force ng baterya ay ang kabuuan ng panlabas at panloob. Ang kasalukuyang halaga ay dapat alisin sa mga bracket: E=I(r+R). Kung hindi, maaari mong isipin: I=E/(r+R) . Ang huling dalawang formula ay nagpapahayag ng batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit, ang kahulugan nito ay ang mga sumusunod: sa isang closed circuit, ang kasalukuyang lakas ay direktang proporsyonal sa electromotive na puwersa at inversely proporsyonal sa kabuuan ng mga resistensya ng circuit na ito.

Layunin ng gawain: Matuto nang eksperimento na matukoy ang emf at panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmulan.

Mga instrumento at kagamitan: Mga pinagmumulan enerhiyang elektrikal, ammeter (hanggang 2A na may mga dibisyon hanggang 0.1A), voltmeter (constant hanggang 3A na may mga dibisyon hanggang 0.3V), magazine (resistance hanggang 10 Ohms), key, connecting wires.

TEORYA:

Upang mapanatili ang kasalukuyang sa isang konduktor, kinakailangan na ang potensyal na pagkakaiba (boltahe) sa mga dulo nito ay mananatiling pare-pareho. Para dito, ginagamit ang isang kasalukuyang mapagkukunan. Ang potensyal na pagkakaiba sa mga pole nito ay nabuo dahil sa paghihiwalay ng mga singil sa positibo at negatibo. Ang gawain ng paghihiwalay ng mga singil ay isinasagawa ng mga panlabas na puwersa (hindi ng elektrikal na pinagmulan).

Ang dami na sinusukat sa pamamagitan ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag inililipat ang isang yunit na positibong singil ng kuryente sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na electromotive force ng kasalukuyang pinagmumulan (EMF) at ipinahayag sa volts.

Kapag ang circuit ay sarado, ang mga singil na pinaghihiwalay sa kasalukuyang pinagmulan ay bumubuo ng isang electric field na gumagalaw sa mga singil kasama ang panlabas na circuit; Sa loob ng kasalukuyang pinagmulan, ang mga singil ay lumilipat patungo sa larangan sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na pwersa. Kaya, ang enerhiya na nakaimbak sa kasalukuyang pinagmumulan ay ginugol sa gawain ng paglipat ng singil sa isang circuit na may panlabas na R at panloob na mga resistensya ng r.

PAG-UNLAD

1. I-assemble ang electrical circuit tulad ng ipinapakita sa diagram.

2. Sukatin ang EMF ng pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng pagkonekta nito sa isang voltmeter (circuit).

3. Sukatin ang kasalukuyang at pagbaba ng boltahe sa isang ibinigay na resistensya.

№	E	U	ako	R	r	rcр
1.
2.
3.

4. Kalkulahin ang panloob na pagtutol gamit ang batas ng Ohm para sa buong circuit.

5. Magsagawa ng mga eksperimento sa iba pang mga resistensya at kalkulahin ang panloob na pagtutol ng elemento.

6. Kalkulahin ang average na halaga ng panloob na pagtutol ng elemento.

7. Isulat ang mga resulta ng lahat ng mga sukat at kalkulasyon sa isang talahanayan.

8. Hanapin ang ganap at kamag-anak na error.

9. Bumuo ng konklusyon.

CONTROL QUESTIONS

1. Ipahiwatig ang mga kondisyon para sa pagkakaroon ng electric current sa isang konduktor.

2. Ano ang tungkulin ng pinagmumulan ng enerhiyang elektrikal sa isang de-koryenteng circuit?

3. Ano ang nakasalalay sa boltahe sa mga terminal ng pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya?

LABORATORY WORK No. 7

DETERMINATION OF ELECTROCHEMICAL EQUIVALENT NG COPPER.

Layunin ng trabaho: matuto sa pagsasanay na kalkulahin ang electrochemical na katumbas ng tanso.

Kagamitan: Timbang timbangan, ammeter, orasan. , pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya, rheostat, susi, mga tansong plato (electrodes), mga wire sa pagkonekta, electrolytic bath na may solusyon tanso sulpate.

Teorya

Ang proseso kung saan ang mga molecule ng salts, acids at alkalis, kapag natunaw sa tubig o iba pang solvents, ay naghiwa-hiwalay sa mga charged particle (ions) ay tinatawag na electrolytic dissociation , ang nagresultang solusyon na may positibo at negatibong mga ion ay tinatawag na electrolyte.

Kung ang mga plato (electrodes) na konektado sa mga terminal ng isang kasalukuyang pinagmumulan ay inilalagay sa isang sisidlan na may electrolyte (isang electric field ay nilikha sa electrolyte), pagkatapos ay ang mga positibong ion ay lilipat patungo sa katod, at ang mga negatibong ion ay lilipat patungo sa anode. Dahil dito, sa mga solusyon ng mga acid, salts at alkalis, ang electric charge ay lilipat kasama ng mga particle ng substance. Sa kasong ito, ang mga reaksyon ng redox ay nangyayari sa mga electrodes, kung saan ang isang sangkap ay inilabas sa kanila. Ang proseso ng pagpasa ng electric current sa pamamagitan ng isang electrolyte, sinamahan ng mga reaksiyong kemikal tinatawag na electrolysis.

Para sa electrolysis, ang batas ng Faraday ay may bisa: ang masa ng inilabas na sangkap sa elektrod ay direktang proporsyonal sa singil na dumadaan sa electrolyte:

kung saan ang k ay ang electrochemical equivalent - ang dami ng substance na inilabas kapag 1 C ng kuryente ang dumaan sa electrolyte. Sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang lakas sa circuit, ang oras ng pagpasa nito at ang masa ng sangkap na inilabas sa katod, maaaring matukoy ang katumbas ng electrochemical (1c ay ipinahayag sa kg/C).

kung saan ang m ay ang masa ng tanso na inilabas sa katod; Ako ay ang kasalukuyang lakas sa circuit; t ay ang oras na ang kasalukuyang pumasa sa circuit.

Ipunin ang electrical circuit ayon sa diagram.

1. Maingat na timbangin ang isa sa mga plato, na magiging katod, (kung ang plato ay basa, dapat itong tuyo) na may katumpakan na 10 mg at isulat ang resulta sa talahanayan.

2. Ipasok ang electrode sa electrolytic bath at lumikha ng electrical circuit ayon sa diagram.

3. Ayusin ang kasalukuyang gamit ang isang rheostat upang ang halaga nito ay hindi lalampas sa 1A bawat 50 cm 2 ng nakalubog na bahagi ng cathode plate.

4. Isara ang circuit sa loob ng 15-20 minuto.

5. Buksan ang circuit, alisin ang cathode plate, hugasan ang natitirang solusyon mula dito at tuyo ito sa ilalim ng isang dryer.

6. Timbangin ang pinatuyong plato sa pinakamalapit na 10 mg.

7. Isulat ang kasalukuyang halaga, oras ng eksperimento, pagtaas ng mass ng cathode plate sa talahanayan at tukuyin ang katumbas ng electrochemical.

Error sa pagtatantya.

Kamag-anak na error:
.

, samakatuwid .

Pagkatapos nito ang resulta ay ibinibigay bilang: .

Ihambing ang resulta sa talahanayan.

Kontrolin ang mga tanong.

1. Ano ang electrolytic dissociation, electrolysis?

2. Gaano katagal magaganap ang electrolysis ng copper sulfate kung ang parehong mga electrodes ay tanso? Ang parehong mga electrodes ay carbon?

3. Ang electrolysis ba ay magiging mas mabilis o mas mabagal kung ang isa sa mga tansong electrodes ay papalitan ng zinc?

Layunin: eksperimento na kalkulahin ang emf at panloob na pagtutol ng kasalukuyang pinagmulan.

Kagamitan: pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya, ammeter, voltmeter, rheostat (6 - 8 Ohms), susi, mga wire sa pagkonekta.

Ang isang dami ayon sa numerong katumbas ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag naglilipat ng isang yunit ng singil sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na electromotive force ng kasalukuyang pinagmumulan. ε, mula sa batas ng Ohm:

kung saan ako ay kasalukuyang, ang U ay boltahe.

Sa SI ε ipinahayag sa volts (V).

Ang puwersa ng electromotive at panloob na paglaban ng kasalukuyang pinagmumulan ay maaaring matukoy sa eksperimento.

Order sa trabaho

1. Tukuyin ang presyo ng paghahati ng sukat ng mga instrumento sa pagsukat.

2.Gumawa ng electrical circuit ayon sa diagram na ipinapakita sa Fig. 1

3. Pagkatapos suriin ng guro ang circuit, isara ang susi at, gamit ang isang rheostat, itakda ang kasalukuyang lakas na naaayon sa ilang dibisyon ng sukat ng ammeter, kunin ang mga pagbabasa ng voltmeter at ammeter.

4. Ulitin ang eksperimento nang 2 beses, binabago ang kasalukuyang lakas ng circuit gamit ang isang rheostat.

5. Isulat ang nakuhang datos sa talahanayan 1.

Larawan 4.10 – Eksperimental na pamamaraan

№	Boltahe sa panlabas na bahagi ng circuit U, V	Kasalukuyang lakas sa circuit I, A	Panloob na pagtutol r, Ohm	Average na halaga ng panloob na pagtutol r avg, Ohm	EMF e, V	Average na emf e c p, V

Talahanayan 1 – Pang-eksperimentong data

1. Palitan ang mga resulta ng pagsukat sa equation 1 at, paglutas ng sistema ng mga equation:

matukoy ang panloob na pagtutol ng pinagmulan gamit ang mga formula:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Isulat ang datos sa talahanayan 1.

5. Gumuhit ng konklusyon.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Kontrolin ang mga tanong

1. Ano ang pisikal na kakanyahan ng electrical resistance?

2. Ano ang papel ng kasalukuyang pinagmumulan sa isang de-koryenteng circuit?

3. Ano ang pisikal na kahulugan EMF? Tukuyin ang volt.

4. Ano ang nakasalalay sa boltahe sa mga terminal ng kasalukuyang pinagmumulan?

5. Gamit ang mga resulta ng mga sukat na ginawa, tukuyin ang paglaban ng panlabas na circuit.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ulat sa laboratoryo Blg.__________

pangkat na mag-aaral________________

BUONG PANGALAN_______________________________________________________________

PAKSANG-ARALIN: IMBESTIGASYON SA DEPENDENSYA NG KAPANGYARIHAN NG KURYENTE NA KASULATAN NG ISANG INFLEX LAMP SA VOLTAGE

Layunin: upang makabisado ang paraan ng pagsukat ng kuryente na natupok ng isang electrical appliance, batay sa pagsukat ng kasalukuyang at boltahe; pag-aralan ang pag-asa ng kapangyarihan na natupok ng isang bombilya sa boltahe sa mga terminal nito; siyasatin ang dependence ng conductor resistance sa temperatura.

Kagamitan: electric lamp, source DC boltahe at variable, slider rheostat, ammeter; voltmeter, key, connecting wires, graph paper.

Maikling teoretikal na impormasyon

Ang halaga na katumbas ng ratio ng gawaing ginawa ng kasalukuyang A hanggang sa oras na t kung saan ito ginanap ay tinatawag na kapangyarihan P:

Kaya naman, (1)

Order sa trabaho

Eksperimento Blg. 1

1. Gumawa ng isang de-koryenteng circuit ayon sa diagram na ipinapakita sa Figure 1, para sa isang zero na eksperimento, na inoobserbahan ang polarity ng mga device

Figure 1 - Diagram ng koneksyon

2. Tukuyin ang presyo ng paghahati ng sukat ng mga instrumento sa pagsukat

_____________________________________________________________________________

3.Pagkatapos suriin ng guro ang circuit, kumuha ng mga pagbabasa ng boltahe U at kasalukuyang I.

4. Isulat ang data ng device sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1 – Pang-eksperimentong data Blg. 1

Eksperimento Blg. 2.

1. I-assemble ang circuit ayon sa Fig. 2, kung saan ang bombilya ay konektado sa alternating current sa pamamagitan ng rheostat.

Larawan 4.12 – Diagram ng koneksyon

2. Pagkatapos suriin ng guro ang circuit, kunin ang mga pagbabasa ng ammeter at voltmeter, palitan ang posisyon ng slider sa rheostat ng 10 - 11 beses.

3. Isulat ang data ng device sa Talahanayan 2.

Talahanayan 2 – Pang-eksperimentong data Blg. 2

Pagproseso ng mga resulta ng pagsukat

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Maghanap ng pagtutol R0, para sa walang karanasan:

(5)

kung saan ang ΔT 0 K ay ang pagbabago sa ganap na temperatura (sa kasong ito ay katumbas ng temperatura ng silid sa sukat ng Celsius); Ang α ay ang temperature resistance coefficient para sa tungsten (Appendix B).

3. Ipasok ang nakuhang datos sa talahanayan 1.

Eksperimento Blg. 2

1. Para sa bawat eksperimento, tukuyin ang power P na natupok ng lampara gamit ang formula:

Р= U max ·I max (6)

3. Hanapin ang temperatura ng lamp filament para sa bawat eksperimento gamit ang formula:

4. Ilagay ang mga resulta ng mga sukat at kalkulasyon sa talahanayan 2.

5. Sa graph paper, gumuhit ng mga graph: a) ang dependence ng power P na natupok ng lampara sa boltahe U sa mga terminal nito; b) pagtitiwala ng paglaban R sa temperatura T.

6. Gumuhit ng konklusyon batay sa mga resulta ng dalawang eksperimento.