Залежність сили струму у колі від його опору для неідеального джерела живлення

блок живлення

мультиметр(2 шт.)

Для проведення досліду краще використовувати два мультиметри, але оскільки в набір Amperia входить лише один – другий тимчасово можна використати з іншого набору

блок“неідеальне джерело”

резистори(на 1 Ом, по два на 10, 50 та 100 Ом)

● Закон Ома для кола з ідеальним джерелом живлення має такий вигляд:

де I – сила струму у колі, U – вихідна напруга джерела живлення (його ЕРС), R – опір кола.● Закон Ома для кола з неідеальним джерелом живлення має такий вигляд:

де E – ЕРС джерела живлення, r – внутрішеній опір джерела живлення.● Отож, сила струму для кола з неідеальним джерелом буде дещо нижчою ніж для кола з ідеальним джерелом живлення, за умови однакових опорів кола та незмінного значення вихідної напруги.

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Один з мультиметрів використаємо як омметр. За його допомогою визначимо точний опір резистора номіналом 1 Ом.3. Провідниками з’єднуємо клеми джерела живлення з першою групою контактів блоку “неідеальне джерело”. Другу групу контактів цього блока з’єднуємо послідовно з резистором номіналом 1 Ом та амперметром (якщо дослід проводиться лише з одним мультиметром, тоді один і той самий мультиметр спершу використовуємо як омметр, а потім як амперметр).4. Вмикаємо блок живлення, переконуємося, що він працює у режимі постійного струму. Встановлюємо на ньому вихідну напругу 5 В. Вмикаємо амперметр.5. Замикаємо коло та визначаємо силу струму у колі з опором близько 1 Ом. Виміряне значення запишемо у таблицю:

Дослід треба проводити швидко, оскільки сила струму у колі з таким низьким опором буде сягати 1,5 А або більше, що швидко призведе до перевантаження блока живлення.6. За допомогою омметра визначимо точний опір одного з резисторів з номіналом 10 Ом, отримане значення запишемо у таблицю. 7. Тепер помістимо цей резистор у наше коло замість резистора на 1 Ом. Визначимо силу струму у колі за допомогою амперметра та отримане значення запишемо у таблицю.8. Повторимо попередній крок з резисторами з номіналами 50 та 100 Ом.9. З’єднаємо два резистори номіналом 10 Ом паралельно та визначимо їх повний опір (близько 5 Ом) за допомогою омметра. Тепер помістимо ці два паралельно з’єднані резистори у наше коло замість одного резистора на 100 Ом та визначимо за допомогою амперметра силу струму у колі. Отримані значення, опору та сили струму, запишемо у таблицю.10. Повторимо попередній крок з двома паралельно з’єднаними резисторами номіналом 50 Ом (повний опір близько 25 Ом) та резисторами на 50 і 100 Ом (повний опір близько 34 Ом).11. З’єднаємо два резистори номіналом 10 Ом послідовно та визначимо їх повний опір (близько 20 Ом) за допомогою омметра. Тепер помістимо ці два послідовно з’єднані резистори у наше коло замість паралельно з’єднаних резисторів та визначимо за допомогою амперметра силу струму у колі. Отримані значення, опору та сили струму, запишемо у таблицю.12. Повторимо попередній крок з такими парами послідовно з’єднаних резисторів: 10 та 50 Ом, 10 та 100 Ом, 50 та 100 Ом, двома резисторами з номіналом 100 Ом, а також трьома резисторами з номіналом 10, 10 та 50 Ом (якщо є бажання, можна також поекспериментувати й з іншими комбінаціями резисторів та різними способами їхнього з’єднання. Наприклад, можна з’єднати резистори 50 та 100 Ом паралельно і послідовно до них резистор на 10 Ом тощо).13. Записуємо дані з таблиці у таку ж таблицю, але сортуючи їх за зростанням опору. Використовуючи цю, посортовану, таблицю, будуємо графік залежності сили струму у колі з неідеальним джерелом живлення від його опору за умови постійної напруги:

Звертаємо увагу, що обидві криві мають однакову форму, але сила струму у колі, особливо для випадків низького опору кола, має помітно нижчі значення у випадку неідеального джерела живлення, у порівнянні з ідеальним джерелом. Також, отримані графіки варто порівняти із кривою для ідеального джерела живлення (дослід "Залежність сили струму у колі від його опору").

Під час виконання досліду ми дослідили залежність сили струму у колі з неідеальним джерелом живлення від його опору за умови сталої напруги. Так ми переконались, що ця залежність має чітко виражений нелінійний вигляд.