Экспериментальное изучение закона Ома - файл n1.docx

Экспериментальное изучение закона Ома
Скачать все файлы (81 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.docx81kb.19.02.2014 04:31скачать

n1.docx

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное изучение закона Ома.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Немецкий физик Г. Ом (1787—1854) экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

I = U / R

где R — электрическое сопротивление проводника. Уравнение выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Формула позволяет установить единицу сопротивления — ом. 1 Ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

В источнике электрической энергии, который подключен к внешней части цепи так же, как и в резисторе, происходят необратимые преобразования электрической энергии в тепло. Поэтому у источника энергии два параметра: ЭДС и внутреннее сопротивление, которое на схемах электрических цепей показывают в виде отдельного элемента. Если источник не подключен к внешней цепи, то напряжение между его выводами численно равно ЭДС (напряжение холостого хода), так как при отсутствии тока нет падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Напряжение между выводами нагруженного источника меньше ЭДС. Источник, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь называют идеальным источником ЭДС или напряжения.

Согласно  закону Ома для цепи сила тока I в электрической цепи равна э. д. с. Е источника, поделенной на сопротивление цепи Rц, т. е.

I = E / Rц

Полное сопротивление замкнутой электрической цепи можно представить в виде суммы сопротивления внешней цепи R (например, какого-либо приемника электрической энергии) и внутреннего сопротивления Ro источника. Поэтому сила тока

I = E / (R+Ro)

Чем больше э. д. с. Е источника и чем меньше сопротивление электрической цепи, тем больший ток проходит по этой цепи.

Из формулы следует, что э. д. с. источника электрической энергии равна произведению силы тока на полное сопротивление электрической цепи:

E = IRц

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

Закон Ома может быть записан и для участка цепи, содержащего источник ЭДС, т. е. для активного участка. В этом случае э. д. с. Е источника в формуле должна быть заменена разностью потенциалов между началом и концом рассматриваемого участка, т. е. напряжением U, а вместо сопротивления всей цепи в формулу должно быть подставлено сопротивление R данного участка. В этом случае закон Ома формулируется следующим образом. Сила тока I на данном участке электрической цепи равна напряжению U, приложенному к участку, поделенному на сопротивление R этого участка:

I = U / R

Прохождение электрического тока по проводникам полностью аналогично прохождению воды по трубам .Чем больше разность уровней воды при входе и выходе из трубы (напор) и чем больше поперечное сечение трубы, тем больше воды протекает сквозь трубу в единицу времени. Точно так же, чем больше разность электрических потенциалов (напряжение) на зажимах источника или приемника электрической энергии и чем меньше его сопротивление (т. е. чем больше площадь поперечного сечения проводника), тем больший ток проходит по нему.

Из формулы следует, что напряжение U, действующее на некотором участке цепи, равно произведению силы тока I на сопротивление R этого участка:

U = IR

Так как потенциал электрического поля в начале участка электрической цепи больше, чем в конце, разность потенциалов, или напряжение U, приложенное к участку электрической цепи, часто называют падением напряжения на данном участке. Сопротивление R участка цепи равно напряжению, приложенному к данному участку, поделенному на силу тока на этом участке, т. е.

R = U / I

Если сопротивление R не зависит от проходящего по нему тока и приложенного к нему напряжения, то его вольт-амперная характеристика, т. е. зависимость силы тока I от напряжения U, представляет собой прямую линию. Такие сопротивления называют линейными, а электрические цепи, в которых включены подобные сопротивления,— линейными цепями.
Однако в электротехнике широко применяют и такие устройства, сопротивление которых резко изменяется в зависимости от силы или направления проходящего через них тока либо приложенного напряжения. Подобные сопротивления имеют вольт-амперную характеристику, отличающуюся от прямой и называются поэтому нелинейными сопротивлениями. Простейшим нелинейным сопротивлением является электрическая лампа накаливания. При протекании тока по металлической нити лампа нагревается и сопротивление ее возрастает. Следовательно, при увеличении приложенного к лампе напряжения сила тока будет возрастать не прямо пропорционально напряжению, а в несколько меньшей степени.
В принципе большинство электрических устройств может быть представлено в виде нелинейного сопротивления, так как при изменении силы тока меняется температура данного устройства, а следовательно, и его сопротивление. Однако у многих из них вольт-амперные характеристики в рабочем диапазоне изменений напряжения и тока мало отличаются от прямой, поэтому приближенно можно их считать линейными сопротивлениями.
К сопротивлениям с нелинейной вольт-амперной характеристикой относятся электрические лампы накаливания, термисторы (полупроводниковые резисторы, сопротивление которых сильно изменяется при изменении температуры), полупроводниковые диоды, тиристоры и транзисторы, электронные лампы и пр. Нелинейные сопротивления широко используют в электротехнике для автоматического регулирования силы тока и напряжения в электрических цепях, электрических измерений, выпрямления тока и пр.


рис. 15. вольт-амперные характеристики линейных и нелинейных сопротивлений

Вольт-амперные характеристики линейных и нелинейных сопротивлений

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

СХЕМА ЦЕПИc:\documents and settings\user\мои документы\мои рисунки\безымянный.bmp


ТАБЛИЦА №1

U, B

0

2

4

6

8

10

12

I, мА R=100 Ом

0

0,6

1,3

2

2,6

3,3

4

I, мА R=150 Ом

0

0,4

0,8

1,3

1,7

2,1

2,6

I, мА R=330 Ом

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,1

ТАБЛИЦА №2

R, Ом

100

150

220

330

470

680

1000

I, мА U= 4 В

1,3

0,8

0,6

0,4

0,2

0,2

0,1

I, мА U= 8 В

2,6

1,7

1,2

0,8

0,5

0,4

0,2

I, мА U= 12 В

4,0

2,6

1,8

1,1

0,8

0,6

0,4

ГРАФИК №1c:\users\федя\desktop\shadrina\mop.png


ГРАФИК №2c:\users\федя\desktop\shadrina\olp.png


ВЫВОД

В данной лабораторной работе мы рассмотрели и экспериментально подтвердили закон Ома.


ЛИТЕРАТУРА

  1. Электротехника/Б. А. Волынский, Е. Н. Зейн, В. Е. Шатерников: Учеб. пособие для вузов.— М.: Энергоатомиздат, 1987. — 528 е.: ил.

  2. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. — 7-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2001. — 542 с.: ил.

  3. http://electricalschool.info/main/167-samyjj-glavnyjj-zakon-jelektrotekhniki.html
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации