Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
учебно-методический материал по физике (10 класс) по теме

Урок физики в 11 классе

Урок: виртуальная лабораторная работа

А. Г. Некрасов

Тема: Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики.

Цели урока: На основе виртуального эксперимента по измерениям тока и напряжения определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

Задачи урока:

Образовательная: На виртуальном опыте показать использование закона Ома для полной цепи.

Развивающая: Развивать внимание, умение творчески и логически анализировать экспериментальные данные, собирать электрические цепи на моделях, измерять электрические величины. Повышать интерес к физике путем выполнения лабораторной работы расчета требуемых величин.

Воспитательная: Развивать самостоятельность, аккуратность и внимание при проведении компьютерного эксперимента, чувство ответственности за полученные результаты. Воспитание мировоззренческих понятий: познаваемость окружающего мира, явлений.

Форма урока:  виртуальная исследовательская лабораторная работа.

Программный продукт «Начала электроники» (“Beginnings of ELECTRONICS”) , который используется в данной виртуальной лабораторной работе, можно скачать в Интернете. Статус программы – бесплатный. Данный программный продукт предназначен в помощь преподавателям и учащимся школ для изучения раздела физики «Электрический ток». Он удачно дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теоретического материала и выработки практических навыков экспериментирования в физической лаборатории. Наглядность продукта предоставляет учителю возможность проведения урока более интересно и насыщенно. При использовании этого продукта формы урока могут быть различными: лабораторный практикум, демонстрация, возможность работать ученику в домашних условиях. Данный продукт нагляден, что важно, т.к. 90% информации поступает в мозг через зрительный нерв. И, наконец, занятие может носить игровую форму, уходя от «обязаловки». Ученику будет интересно и весело разглядывать изучаемые физические явления, что не только упростит, но и ускорит процесс обучения.

Оборудование: Источник постоянного напряжения 1 В, мультиметр в режиме вольтметра, мультиметр в режиме амперметра, ключ, соединительные провода, переменное сопротивление (реостат).

Для определения ЭДС источника питания и его внутреннего сопротивления применим закон Ома для замкнутой цепи:

I = E / (R + r),                     (1)

Отсюда

Е = I (R + r).                        (2)

Здесь Е – ЭДС источника, I – сила тока, R – сопротивление внешней цепи (в нашем случае реостата), r – внутреннее сопротивление источника. Так как ЭДС источника постоянная, то, как следует из (2), для двух измеренных значений тока при двух заданных произвольных R1 и R2 получим:

E=I1 (R1 + r),

E=I2 (R2 + r).

Приравнивая правые части, получим

I1 (R1 + r) = I2 (R2 + r).

Учитывая, что U1=I1 R1 и U2=I2 R2 для определения внутреннего сопротивления получим выражение:

r = (U2 - U1) / (I1 - I2).                   (3)

Где I1 и I2 – измеренные на опыте силы тока, U1 и U2 соответствующие напряжения при двух значениях сопротивлений реостата R1 и R2. Зная r по формуле (1) найдем ЭДС Е.

Схема цепи представлена на рис.3.

На монтажном столе цепь может выглядеть так: Рис.4

Замкнуть ключ, снять показания тока и напряжения. Это первое измерение. Затем передвинуть движок реостата, снять вторые показания. Измеренные данные занести в таблицу. По формулам (3) и (1) рассчитать ЭДС и внутреннее сопротивление.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перышкин А. А. Физика. 8 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. – 13-е изд., стер. – М.: Дрофа. 2010. – 192 с.

2. Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: учебн. для общеобразоват. учреждений. – 3-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2003. – 416 с.