Загальна інформація
Застосування
Зображення електричної огорожі для обмеження пасовища
Кожен електровимірювальний прилад і кожне джерело напруги має внутрішній опір. Через цей внутрішній опір напруга на клемах навантаженого джерела напруги відрізняється від початкової напруги в ненавантаженому стані. Проте, щоб про це не доводилося думати при кожному використанні, блоки живлення мають стабілізовану напругу. А от звичайні сухі батареї чи моноелементи - ні, тому їх не можна застосовувати в схемах, чутливих до коливань напруги.
Сухі батареї типово застосовують для живлення електричної огорожі пасовища.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні повинні вміти скласти просте електричне коло. Крім того, вони мають розуміти поняття напруги, сили струму й опору.
Принцип
Кожен електровимірювальний прилад і кожне джерело напруги має внутрішній опір. Через це напруга на клемах навантаженого джерела напруги відрізняється від початкової напруги в ненавантаженому стані.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
За допомогою цього досліду учні мають вивчити роль внутрішнього опору.
Завдання
Учні вставляють в електричне коло резистори різної величини і, вимірюючи силу струму та напругу на клемах джерела напруги, досліджують його внутрішній опір .
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Звичайна суха батарея добре підходить для дослідження внутрішнього опору. Її внутрішній опір достатньо великий, щоб його можна було виміряти, і її легко замінити, якщо вона буде зруйнована тривалим перевантаженням.
Блок живлення для дослідження внутрішнього опору не підходить уже тому, що в нього стабілізована напруга.
Джерела напруги, які застосовують на практиці, різняться своїми внутрішніми опорами. Так, внутрішній опір вавтомобільного акумулятора має бути дуже малим, щоб він міг давати велику силу струму, потрібну для запуску двигуна.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, прямий, модуль DB | 09401-01 | 1 |
| 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 |
| 4 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль DB | 09401-03 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 3 |
| 6 | Вимикач вкл./викл., модуль DB | 09402-01 | 1 |
| 7 | Тримач для батарейок (тип С), модуль SB | 05605-00 | 1 |
| 8 | Опір 1 Ом, модуль DB | 09411-10 | 1 |
| 9 | Опір 10 Ом, модуль DB | 09412-10 | 1 |
| 10 | Опір 50 Ом, модуль DB | 09412-50 | 1 |
| 11 | Електричні символи для демонстраційної дошки, 12 шт. | 02154-03 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, червоний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-01 | 2 |
| 13 | З'єднувальний провід, 32 А, 1000 мм, синій, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07363-04 | 2 |
| 14 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 |
| 15 | Батарейка 1.5 В (тип C) R14 (IEC-тип) (2 шт.) | 07400-00 | 1 |
| 16 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід відповідно до рисунка з резистором .
- Вибери межі вимірювання і .
Виконання (1/2)
- Виміряй при розімкненому вимикачі напругу на клемах для , тобто без навантаження джерела напруги, і запиши відповідне виміряне значення.
- Замкни вимикач і виміряй напругу на клемах та силу струму навантаження .
- Запиши виміряні значення.
Виконання (2/2)
- Встанови межу вимірювання і заміни резистор на
- Виміряй значення і та запиши результати вимірювань.
- Встанови межу вимірювання і заміни резистор на
- Виміряй значення і та запиши результати вимірювань.
- Насамкінець при розімкненому (!) вимикачі заміни на модуль "З'єднувальний, прямий".
- Замкни вимикач на короткий час (!) і виміряй та під час короткого замикання.
- Запиши результати вимірювань.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Було спостережено й для прикладу зафіксовано такі результати вимірювань:
Таблиця 1
Опрацювання результатів (1/2)
Зі зростанням навантаження джерела напруги, тобто зі зростанням сили струму навантаження , його напруга на клемах спадає.
Це означає, що джерело напруги має опір. Його називають внутрішнім опором .
Сила струму навантаження спричиняє на внутрішньому опорі спад напруги і через це напруга на клемах падає до
Якщо опір у зовнішньому колі назвати , то справджується: , тобто кожне електричне коло є насамперед послідовним з'єднанням і опору в колі.
Опрацювання результатів (2/2)
Зображення напруги на клемах у залежності від сили струму навантаження дає лінійну функцію з від'ємним нахилом. Чим більший внутрішній опір джерела напруги, тим крутіше спадає пряма, тобто тим сильніше спадає напруга на клемах при зростанні навантаження.
Внутрішній опір можна визначити з нахилу цієї так званої навантажувальної прямої:
Для використаної батареї дістаємо: