Лабораторна робота № 9 (13)

ВИМІРЮВАННЯ СИЛИ ЗМІННОГО СТРУМУ, ПОТУЖНОСТІ І ВЕЛИЧИНИ ОПОРУ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЛАМПИ

Мета роботи: Навчитися вимірювати силу змінного струму, потужність та величину опору електричної лампи за допомогою амперметра і вольтметра.

Прилади і приладдя: джерело змінного струму (автотрансформатор), вольтметр, амперметр, ключ замикання струму, з’єднувальні провідники, лампа розжарювання.

Література

1. Грабовский Р.И. Курс физики: Учеб. пособие для с.-х. ин-тов. – М., 1979. – 552 с.

2. Розумнюк В.Т., Якименко І.Л. Фізика. Основні поняття, явища і закони. – Біла Церква, 2004. – 71 с.

Електричний струм – це направлений рух заряджених частинок. Наприклад, у металевих провідниках електричний струм являє собою направлений рух електронів, що вільні від зв’язку з атомами металу.

Для того, щоб по провіднику 3 (рис. 9.1) електрони рухалися у певному напрямку, потрібно його кінці під’єднати до двох провідників (1, 2), один з яких заряджений позитивно до потенціалу φ₁, а другий –негативно до потенціалу φ₂.

Внаслідок відштовхування електро-нів від провідника 2 і притягання їх до провідника 1 вони рухаються в провіднику 3 у напрямку 2 → 3 → 1. Для характеристики струмів користуються поня-

ттям сили струму І. Рис. 9.1.

Cила струму І – це фізична величина, що чисельно дорівнює величині електричного заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу.

Якщо за час t через поперечний переріз провідника переноситься заряд q, то:

І = . (1)

Сила струму вимірюється в Амперах (А).

Сила струмудорівнює 1 А, якщо за 1 секунду через поперечний переріз провідника переноситься заряд, рівний 1 кулону (1 Кл).

Електричний струм називається постійним, коли напрямок і сила струму І у провіднику з часом не змінюються; у протилежному випадку електричний струм називається змінним.

Струм у провіднику 3 не припиниться, якщо провідники 1 і 2 (рис. 9.1) є частиною деякого пристрою, який підтримує незмінність зарядів цих провідників. Такі пристрої називають джерелами струму (генераторами), а провідники 1 і 2 – полюсами (клемами) джерела струму.

Характеристикою джерел струму слугує поняття електрорушійної сили.

Електрорушійною силою Є джерела струму називаютьроботу, яку виконують сторонні електророздільні сили для переміщення одиничного заряду між його полюсами.

Є = , (2)

де А – робота сторонніх електророздільних сил, q – величина електричного заряду.

Робота сторонніх електророздільних сил А складається з роботи А₁ проти сил електричного поля і роботи А₂ з подолання опору матеріалу генератора рухові зарядів у ньому А = А₁ + А₂. Робота А₁ проти сил електричного поля виконується для переміщення в генераторі негативних зарядів до негативного полюса, а позитивних – до позитивного і вона дорівнює:

А₁ = q(φ₁ – φ₂).

Тоді повна робота А сторонніх сил є:

А = А₁ + А₂ = q(φ₁ – φ₂) + А₂. (3)

Підставляючи формулу (3) у формулу (2) маємо:

Є = (φ₁ – φ₂) + . (4)

Якщо клеми генератора не замкнуті зовнішнім електричним колом, то електророздільні сили не переміщують заряди в генераторі, а лише підтримують незмінність потенціалів φ₁ та φ₂ і А₂ = 0. Тоді, згідно з формулою (4):

Є = (φ₁ – φ₂), або Є = U. (5)

Електрорушійна сила Є дорівнює різниці потенціалів між розімкнутими полюсами джерела струму.

Напругою U джерела струму називається різниця потенціалів на полюсах джерела струму, замкненого електричним ланцюгом. Електрорушійна сила Є і напруга U вимірюються у вольтах (В).

Під дією зовнішнього електричного поля вільні електрони впорядковано рухаються. При цьому вони зштовхуються з іонами металу, внаслідок чого швидкість електронів зменшується. Властивість провідників перешкоджати направленому рухові зарядів називають опором R.