Главная | Обратная связь

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы: ознакомиться с методом компенсации; определить ЭДС исследуемых источников в сравнении с ЭДС образцового источника.

Теория метода

Для непрерывного протекания постоянного тока необходимо в проводнике поддерживать постоянное электриче­ское поле, что соответствует присутствию на концах проводника постоянной разности потенциалов (напряжения). Для обеспечения постоянной разности потенциалов на концах про­водника используются особые устройства - источники тока.

Источник тока, противодействуя электростатическим си­лам, осуществляет перенос зарядов от конца проводника с мень­шим потенциалом на конец проводника с большим потенциалом. Такое перемещение зарядов могут совершить только не электростатические силы, а силы механической, химической, электромагнит­ной и др. природы, так называемые сторонние силы.

Работа сторонних сил по перемещению зарядов равна:

.

Работа, которую совершают сторонние силы при переме­щении единичного положительного электрического заряда по всей замкнутой цепи, равна электродвижущей силе источника то­ка (E)

.

ЭДС является главной характеристикой источника тока. В различных источниках физическая природа ЭДС различна. В электрохимических источниках (гальванических элементах) ЭДС обусловлена протеканием химических реакций.

Природа ЭДС, возникающей в генераторах, работающих на принципе электромагнитной индукции, иная. В них механическая энергия, затрачиваемая на вращение ротора, превращается в электрическую. При пересечении проводниками ротора магнитного поля статора на свободные электроны действуют силы Лоренца передвигающие эти электроны по проводникам

У фотогальванических источников (солнечные батареи) ЭДС обусловлена перебросом электронов через потенциальный барьер электронно-дырочного перехода за счет энергии погло­щаемых фотонов.

Обобщенный закон Ома для неоднородного, т.е. содержа­щего источник ЭДС, участка цепи позволяет обосновать самый распространенный способ определения ЭДС с помощью вольтметра. Если цепь разомкнута, то сила тока и - ЭДС равна разности потенциалов на полю­сах незамкнутого, ненагруженного источника тока. Эту разность потенциалов измеряют вольтметром. Но, строго говоря, вольт­метр показывает напряжение, меньшее ЭДС на величину паде­ния напряжения на внутреннем сопротивлении источника, пото­му что через вольтметр идет ток. Если внутреннее сопротивле­ние источника очень мало в сравнении с сопротивлением вольт­метра, то способ вольтметра достаточно точен. Если же внут­реннее сопротивление источника сопоставимо с сопротивлением вольтметра, то способ вольтметра неприменим.

Для точного измерения ЭДС необходим такой метод, при котором ток от исследуемого источника в момент измерения не учитывается. Метод компенсации, которому посвящена данная работа, обладает такой возможностью.