Тема : Закон Ома для постійного струму . Мета роботи : перевірити закон Ома для кола постійного струму . Теоретичні відомості Силою струму називають скалярну величину , яка чисельно дорівнює електричному заряду , що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу . I = де dq – електричний заряд , dt – час , протягом якого проходять заряди . Векторною величиною , що характеризує електричний струм j . Вектор j напрямлений вздовж струму і чисельно дорівнює силі стуму , якіий проходить через одиницю площі перерізу провідника , проведеного паралельно до напрямку струму . J = Закон Ома для однорідної ділянки кола ( тобто ділянки , яка не містить ЕРС ) . (рис1 ) формується так :
Сила струму I на ділянці кола прямо пропорційна напрузі ( різниці потенціалів ) на цого кінцях: I = де R – опір однорідної ділянки кола , причому : R= де j – довжина провідника , s – площа поперечного перерізу , p - питомий опір матеріалу провідника , який чисельно дорівнює опору провідника одиничної довжини , виготовленої з цієї речовини з однорідним перерізом при температурі 0 . Величина, обернена до питомого опору p називаэться питомою електропровідітю речовини:
Питома електропровідніс характеризує здатність речовини проводити електричний струм . Вона пов’язує густину струму в будь якій точці провідника з напруженістю електричного поля у цій точці , яке зумовлює електричний струм в провіднику. Розглянемо елемент провідника довжиною dl площею поперечного перерізу s. Опір dR цього елемента дорівнює : dR = Якщо в провіднику провіднику проходить струм l , то за законом Ома для ділянки кола маємо : I= , де dU – спад напруги на елементі провідника dl . Оскільки l = j S , то jS = або j = Величина э градієнт потенціалу , який чисельно дорівнює напруженості Е електричного поля в провіднику з струмом . Тоді : J= Е або j = E Оскільки в ізотропному провіднику носії струму в кожній точці рухаються в напрям вектора Е , то напрямки j і Е співпадають . Тому формулу можна записати у вигляді : J = Е Цей вираз визначає закон Ома в диференційній формі :густина струму в провіднику дорівнює добутку питомої електропровідності провідника на напруженість електричного поля. Закон Ома для неоднорідної ділянки кола (тобто ділянки, яка містить джерело е.р.с.) записується так:
l = , де - рызниця потенціалів на кінцях цієї ділянки , R опір неоднорідної ділянки кола , - е.р.с. , яка діє на дільниці 1-2 , причому : = Електрорушійна сила чисельно дорівнює роботі , виконані сторонніми силами при переміщенні здовж ділянки кола одиничного позитивного заряду із точки 1 у точку 2 . Якщо е.р.с. сприяє руху позитивних зарядів у вибраному напрямі , то < 0 . Спадом напруги U12 на ділянці кола 1 – 2 називають фізичну величину , яка чисельно дорівнює роботі , виконаній сумарним полем кулонівських і сторонніх сил при переміщенні вздовж кола одиничного позитивного заряду з точки 1 у точку 2 : U12 = , або U12 = - + З формули : IR = U12 = - + Ця формула э математичним виразом узагальненого закону Ома для довыльноъ дылянки кола : добуток електричного опору дылянки кола на силу струму в ньому дорывнюэ сумы спаду електричного потенцыалу на цый дылянцы ы е.р.с. всых джерел електричноъ енергії , які включені на цій ділянці . Якщо електричне коло замкнене , то точки 1 та 2 збігаються , тому і I = де алгебраїчна сума всіх е.р.с. , включених в цьому колі , а Rпов – повний опір кола , який дорівню сумі опору R зовнішньої частини кола і внутрішнього опору r джерела . Якщо коло розімкнене , і отже у ньому немає струму (I=0) , то = - . У даній робрті необхідно перевірити закон Ома для постійного струму , тобто перевірити співпадання законів.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Скласти електричне коло , яке зображене на рисунку .
За допомогою магазина опорів встановити опір Rm значення якого вказане на робочому столі , та записати його в таблицю . Записати в таблицю значення опорів R iRa Виміряти силу струму I в колі за допомогою амперметра За допомогою вольтметра виміряти : а) напругу UвR на опорі R , б) напругу UвRm на на клемах магазину опорів , в) е.р.с. в джерела струму .Для цього потрібно вийняти вилку з розетки «24В» і підключити вольтметр до цієї розетки . Обчислити за формулою URa = I B Ra напруги на амперметрі . Обчислити =URb + URmb +URa , враховуючи , що внутрішній опір джерела струму малий порівняно із зовнішнім . Перевірити справедливість закону Ома для замкнутого кола , обчислити на основі величину струму : Ioб = і порівняти це значення з виміряним . Перевірити справедливість закону Ома для однорідної ділянки кола . Для цього обчислити : URоб = Ioб R = R Усі вимірювання і обчислення провести у випадку послідовного з’єднання трьох відомих опорів , При чому R =R1+ R2+R3 Визначити відносну і абсолютну похибку . ТАБЛИЦЯ РЕЗУЛЬТАТІВ Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра фізики Електрична лабораторія Лабораторна робота №3 Тема : Вивчення законів Ома Виконав: студент гр. ЕМ-23 Максимович В.Ф.
