Лабораторная работа по Физике

Введение

Целью работы является:

- знакомство с компьютерным моделированием цепей постоянного тока;

- экспериментальная проверка закона Ома для неоднородного участка цепи.

1. Описание установки и методики измерений

Рис. 1.1 – электрическая цепь (один источник тока)

Рис. 1.2 – электрическая цепь (два источника тока)

1.1. На рабочем столе монитора найдите ярлык программы «Открытая физика 1.1»
.

Щелкните по ярлыку и запустите программу.

1.2. Выберите: «Электричество и магнетизм»
, «Цепи постоянного тока».

1.3. Внимательно ознакомьтесь с окном эксперимента. В левом нижнем

углы находятся кнопки «Элементы»
- соединительный проводник, -

источник тока, - резистор, - вольтметр, - амперметр, - кнопка

для установки значений резисторов и источников Э.Д.С.

Внизу в средней части расположены кнопки «Счет»
- для измерения силы тока и

разности потенциалов в элементах цепи, «Очистить»
- для очистки окна эксперимента.

1.4. При собранной электрической цепи в окне эксперимента (Рис. 1.1, Рис. 1.2) можно

выделить элемент цепи – источник тока или резистор. Для этого нужно нажать кнопку

, подвести курсор в виде руки к элементу и щелкнуть по нему. При этом изменяется

цвет элемента и в нижней части окна появляется окно с регулятором для установки значений

параметра элемента. Регулятор можно перемещать, если подвести к нему курсор мыши и

перемещать, удерживая нажатой левую кнопку мыши или, щелкая по соответствующей

стрелке в окне регулятора.

2. Основные расчётные формулы

Закон Ома для неоднородного участка 1-2 имеет вид

I∙(+ r) = () + (2.1)

Обозначим V = () показания вольтметра. Выражение (2.1) принимает следующий вид:

I∙(+ r) =V+ (2.2)

Запишем

V= I∙(+ r) - (2.3)

= + r (2.4)

V= I∙ - (2.5)

График зависимости V
=f
(I
) должен представлять прямую линию, причем угловой

коэффициент прямой равен сопротивлению участка цепи 1-2.

Координата точки пересечения продолжения прямой графика с осью ординат равна

значению Э.Д.С. на этом же участке

= (2.6)

I= 0, V= (2.7)

С учетом полярности вольтметра на схемах Рис. 2.2, Рис. 2.3 следует записать

V= (­ - ) (2.8)

() = -V (2.9)

При этом выражения (2.5) – (2.7) принимают вид

V= -I∙ + (2.10)

= - (2.11)

I= 0, V= (2.12)

()эксп
= - (2.13)

Относительная погрешность сопротивления

ε()эксп
= (2.14)

Выберите на графике произвольную точку, например, М. Определите ее координаты , . Подставьте значения , в формулу (2.10). Вычислите значение ()эксп
и относительную погрешность ε()эксп
по формулам

()эксп
= + ∙()эксп
(2.15)

ε()эксп
= (2.16)

3. Результаты работы и их анализ

Таблица 3.1

Номер измерения	R, Ом	V, В		I, А	Примечание
1	1	0.60		0.60	= 8 В r = 2.4 Ом = 10 Ом
2	2	1.11		0.56
3	3	1.56		0.52
4	4	1.95		0.49
5	5	2.30		0.46
6	6	2.61		0.43
7	7	2.89		0.41
8	8	3.14		0.39
9	9	3.36		0.37
10	10	3.57		0.36
()эксп = 12.5 Ом			ε()эксп = 0.008
()эксп =7.95 В			ε()эксп = 0.006

= + r = 10 + 2.4 = 12.4 Ом

()эксп
= -

∆V = 3.4 – 0.9 = 2.5 B

∆I = 0.37 – 0.57 = - 0.2 A

()эксп
= - = 12.5 Ом

ε()эксп
= = = = 0.008

()эксп
= + ∙()эксп

=1.2 В

= 0.54 А

()эксп
= 1.2 + 0.54 ∙ 12.5 = 7.95 В

ε()эксп
= = = = 0.006

Таблица 3.2

Номер измерения	R, Ом	V, В	I, А		Примечание
1	1	-4.49	1.01		= 8 В = -5.5 B r = 2.4 Ом = 10 Ом
2	2	-3.62	0.94
3	3	-2.87	0.88
4	4	-2.21	0.82
5	5	-1.62	0.78
6	6	-1.10	0.73
7	7	-0.63	0.70
8	8	-0.21	0.66
9	9	0.18	0.63
10	10	0.53	0.6
()эксп = 12 Ом				ε()эксп = 0.03
()эксп = 7.6 В				ε()эксп = 0.05

()эксп
= -

∆V = - 4.4 – (- 2.6) = - 1.8 В

∆I = 1 – 0.85 = 0.15 А

()эксп
= - = 12 Ом

ε()эксп
= = = = 0.03

()эксп
= + ∙()эксп

= -2 В

= 0.8 А

()эксп
= - 2 + 0.8∙12 = - 2 + 9.6 = 7.6 В

ε()эксп
= = = = 0.05

4.Заключение

В результате проделанной работы мы убедились в справедливости закона Ома для неоднородного участка цепи I∙(+ r) = () + , так как убедились, что графики являются прямыми линиями.

Были экспериментально определены: ()эксп
= 12.5 Ом

()эксп
=7.95 В для одного источника тока;

()эксп
= 12 Ом

()эксп
= 7.6 В для двух источников тока.