ЭДС на практике

Замер ЭДС

Цели эксперимента: Научиться замерять ЭДС и увеличивать его с помощью дополнительных батареек.

Нам понадобится: Мультиметер, батарейки, лампочка.

  1. Замеряем ЭДС батареек, выставив мультиметр его в режим измерения напряжения (V) DC означает постоянное напряжение AC переменное нас интересует DC. У пальчиковой должно получиться ЭДС около 1.5 вольта, а у кроны в районе 9 вольт.
  2. Соберите простую схемку.

 

-Замеряйте ЭДС при выключенной лампе и включённой лампе. С лампой ЭДС (правильнее будет сказать напряжение) должно уменьшиться.

  1. Соедините две пальчиковых батарейки последовательно, плюс к минусу, для этого можно использовать бокс для батареек. ЭДС батареек при таком соединении плюсуется.

Вывод: ЭДС уменьшается при подключении нагрузки, ЭДС можно увеличить соединяя гальванические элементы последовательно.

Более правильный замер ЭДС,а точнее его расчет мы разберем в будущем после того как научимся определять внутреннее сопротивление источника энергии и познакомимся с законом Ома.

Гальванический элемент своими руками.

Гальванический элемент своими руками.

Цель эксперимента: Сделать гальванический элемент.

Нам понадобится: Соль, теплая вода, бумага, 3 монеты, 3 кружочка оцинковки, мультиметр, светодиод.

  1. Растворяем 3 чайных ложки на не большое количество воды, 100 мл. будет достаточно.
  2. Складываем бумагу, что бы потолще была и вырезаем в ней 3 кружочка таким же размером как и монета.
  3. Смачиваем бумагу в солевом растворе.
  4. Делаем «бутерброд» из наших элементов как показано на рисунке.

Чем больше слоёв, тем больше напряжение.

(следите за тем, что бы бумага с одного слоя не соприкасалась с другим)

  1. По меряйте напряжение мультиметром между крайними пластинами.
  2. Подключите светодиод к крайним пластинам как на фото.

(длинная ножка светодиода должна соприкасаться с монетой, а короткая с оцинковкой)

  1. Оставив гальванический элемент на несколько часов в собранном виде, мы сможем наблюдать коррозию металлов, образующуюся за счет химической реакции в ходе которой выделяется электричество.

Вывод: Электричество можно получать химическим путём.

Напряжение

Напряжение – это часть ЭДС от источника энергии, которая достаётся участку цепи.

То есть сумма всех напряжений на участках цепи будет равна ЭДС источника энергии.

Напряжение как и ЭДС измеряется в вольтах.

Напряжение на участках цепи образуется из за разности потенциалов и чем больше сопротивление участка тем больше эта разность потенциалов в следствии чего, напряженность участка увеличивается.

Откуда образуется разность потенциалов, на участке цепи?

Образуется она за счет более медленного движения зарядов перед нагрузкой.

Так, стоп! В прошлом уроке говорилось, что ток в последовательной цепи на всём ее протяжении одинаков, а тут говорится каком-то медленном движении зарядов перед нагрузкой…

Все верно ток одинаков во всей последовательной цепи, а вот скорость движения зарядов по цепи разная на участках с маленьким сопротивлением заряды движутся медленнее, но большим потоком, а вот на нагрузке они движутся быстро и меньшим потоком(количеством) и так получается, что на участке с маленьким и большим сопротивлением проходит одинаковое количество зарядов в секунду. Ускорение зарядов на нагрузке происходит из за более большой разности потенциалов между точками до и после нагрузки.

Напряжение можно рассматривать как часть ЭДС  доставшееся этому участку цепи и его можно использовать для потребителей энергии.

Выше приведенная «фишка» с делением напряжения которая так и называется делитель напряжения. Нагрузка на выходе делителя должна быть не большой, с потреблением измеряемом в единицах миллиампер.

В общем:

ЭДС- это разность потенциалов на источнике энергии.

Напряжение – это разность потенциалов на нагрузке или участке цепи , и чем больше сопротивление участка или нагрузки тем больше ЭДС отдаст напряжения этому участку.

Контрольные вопросы.

    1. В чём измеряется напряжение? 
      Ответ

      В вольтах

      [свернуть]
    2. Различие ЭДС и напряжения?
      Ответ

      ЭДС указывает на работоспособность зарядов источника энергии ,а напряжение указывает на разность потенциалов на участке цепи.

      [свернуть]
    3. От чего зависит напряжение на участке цепи?
      Ответ

      От сопротивления участка цепи, чем оно больше тем большая часть ЭДС источника энергии достанется этому участку и чем больше ЭДС источника энергии и тем будет большая напряженность его участков цепи.

      [свернуть]

Последовательное и параллельное соединение резисторов или по какому пути идёт ток

При последовательном соединении резисторов их общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений.

При параллельном соединении резисторов основная роль отдаётся резистору с наименьшим сопротивлением, так как основная часть тока пойдет через него и в итоге при таком соединении общее сопротивление будет меньше наименьшего.

Если у вас есть сложности с математикой пользуйтесь онлайн калькулятором для расчёта. http://cxem.net/calc/resistor_parallel_calc.php

Что касается тока , то он всегда идёт по пути наименьшего сопротивления.

При последовательном соединении идёт один и тот же ток.

При параллельном соединении ток разделяется, большая его часть проходит через меньшее сопротивление и сумма всех токов на сопротивлениях будет равна току до разветвления резисторов и после.

Потенциометр

Потенциометр – это переменный резистор подстраиваемый  вручную.

Позволяет регулировать подачу тока на нагрузку.

Устройство потенциометра .

Потенциометр имеет 3 вывода, два крайних соединены между собой резистивным слоем, а средний подключен к скользящему контакту который перемещается по этому резистивному слою.

То есть  1 и 3 вывод между собой имеет неизменное сопротивление которое является максимальным для потенциометра, а на выводах 1-2 и 2-3 будет изменяемое сопротивление. Изменяя сопротивление одной группы выводов мы так же влияем на сопротивление другой группы, увеличивая сопротивление на одной будем уменьшать на другой группе и наоборот.

Резистор

Основная задача резистора, оказывать сопротивление току и как вы наверное догадались сопротивление резистора измеряется в Омах.

На старых резисторах можно увидеть на корпусе его наминал (сопротивление) и его точность сопротивления в процентах.

Вот пример

Его сопротивление 10 Ком (10 000 Ом) и погрешность 5 % которая означает, что сопротивление будет в приделах от 9.5 КОм до 10.5 КОм.

На новых резисторах за частую используют цветовую маркировку .

Вот пример

Для более простого определения маркировки резистора по цветам советую установить соответствующее приложение на свой телефон, но на мой взгляд намного проще измерить сопротивление резистора с помощью мультиметра чем всматриваться в эти полоски.

На схеме резистор обозначается буквой R и рисуется в виде прямоугольника.

Далее мы научимся рассчитывать резисторы для ограничения тока и определять какой мощности нам нужен резистор будем делать делители напряжения и тд.

Контрольные вопросы.

  1. Для чего нужен резистор?
    Ответ

    Для ограничения тока

    [свернуть]
  2. В чем измеряется сопротивление резистора?
    Ответ

    В Омах

    [свернуть]
  3. Как обозначается на схеме и какой буквой?
    Ответ

    Прямоугольником и буквой R

    [свернуть]

 

Закон Ома

Закон ома рассказывает о зависимости напряжения, тока и сопротивления между собой.

Вот собственно и сам закон Ома : Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи.

  • Чем больше напряжение, тем больше ток.
  • Чем больше сопротивление тем меньше ток.

Так, если вы не поняли выше изложенное перечитайте ещё пару раз повнимательней, а если так и не чего не «дошло» тогда вам поможет язык математики или практика.

Закон ома для участка цепи.

 

Контрольные вопросы будут после экспериментов .

Сопротивление

Сопротивление проводника электрическому току измеряется в Омах.

Ом – это произвольная величина и она получается так, если ЭДС 1 вольт и в проводнике идёт ток а 1 ампер, то сопротивление этого проводника составит 1 Ом. Если при такой же ЭДС ток меньше значит сопротивление уже больше чем 1 Ом, а вот если ток больше 1 ампера, то соответственно сопротивление меньше чем 1 Ом.

Например, при условии, что ЭДС 1 вольт, а ток в проводнике 5 ампер, то значит сопротивление проводника в пять раз меньше чем 1 Ом, то есть составляет 0.2 Ома, а если при такой же ЭДС ток будет 0.1 ампера, то сопротивление составит 10 Ом.

В общем основная задача сопротивления ограничивать ток в проводнике.

Чем больше сопротивление тем меньше ток.

В уроке «Закон Ома» мы рассмотрим более конкретно как зависит ток от сопротивления .

В эксперименте, где мы замеряли ток, было видно как влияет сопротивление на ток в цепи.

Контрольные вопросы.

  1. В чём измеряется сопротивление?
    Ответ

    В Омах

    [свернуть]
  2. Что ограничивает сопротивление ?
    Ответ

    Сопротивление ограничивает ток.

    [свернуть]

Вольт — единица измерения ЭДС.

Вольт – единица изменения электродвижущей силы или иначе, вольт указывает на силу заряда.

Один вольт это такая электродвижущая сила, при которой каждый кулон пройдя по цепи совершит работы в один джоуль, что сопоставимо с поднятием половины стакана с водой (без веса стакана) на метровую высоту.

Вольт =Джоуль/Кулон

У батарейки типа крона ЭДС составляет около 9 вольт, а это значит, что каждый кулон зарядов, которые эта батарейка протолкнёт по цепи, может выполнить работу в девять джоулей, что сопоставимо уже с девятью поднятиями на половину полных стаканов с водой на метровую высоту.

Далее мы еще вернемся к вольтам, когда будет проходить тему «напряжение».

Контрольные вопросы.

  1. В чем измеряется ЭДС?
    Ответ

    В вольтах

    [свернуть]
  2. Сколько энергии (джоулей) будет в одном кулоне при ЭДС в 7 вольт?
    Ответ

    7 Джоулей в одном кулоне.

    [свернуть]

Ток

Ток это величина указывающая на то сколько зарядов проходит через поперечное сечение проводника за одну секунду. Но здесь есть одно но сам по себе заряд (отрицательный у электрона положительный у протона) единица для измерения очень маленькая по этому принято измерять количество зарядов в Кулонах где один Кулон равен суммарному заряду в     6 280 000 000 000 000 000 электронов .

Ток измеряется в Амперах он получается так, если через сечение проводника пройдёт заряд в один Кулон за одну секунду, то сила этого потока будет равна одному амперу. То-есть если через сечение пройдет пол кулона за одну секунду то ток будет равен 0.5 ампера, если же через сечение проводника пройдёт 8 кулонов за 2 секунды то ток будет равен 4 ампера.

Ток обозначается латинской буквой I, например I=5 Ампер.

Замер тока на практике

Контрольные вопросы:

1.Что такое кулон?

Ответ

Кулон это суммарный заряд 6 280 000 000 000 000 000 электронов .

[свернуть]

2.В чём измеряется поток зарядов?

Ответ

в Амперах

[свернуть]

3.Если через сечение проводника за одну секунду прошло 3 кулона зарядов какой силы будет ток?

Ответ

I=3 Ампера

[свернуть]