Site Loader

Содержание

Измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока

Цель работы: изучить метод измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока с помощью амперметра и вольтметра.

Оборудование: металлический планшет, источник тока, амперметр, вольтметр, резистор, ключ, зажимы, соединительные провода.

Для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока собирают электрическую цепь, схема которой показана на рисунке 1.

К источнику тока подключают амперметр, сопротивление и ключ, соединенные последовательно. Кроме того, непосредствен­но к выходным гнездам источника подключают еще и вольтметр.

ЭДС измеряют по показанию вольтметра при разомкнутом ключе. Этот прием определения ЭДС основан на следствии из за­кона Ома для полной цепи, согласно которому при бесконечно большом сопротивлении внешней цепи напряжение на зажимах источника равно его ЭДС. (См. параграф «Закон Ома для полной цепи» учебника «Физика 10»).

Для определения внутреннего сопротивления источника за­мыкают ключ К. При этом в цепи можно условно выделить два участка: внешний (тот, который подключен к источнику) и внутренний (тот, который находится внутри источника тока). Поскольку ЭДС источника равна сумме падения напряжений на внутрен­нем и внешнем участках цепи:

ε= Ur+UR, то Ur = ε -UR (1)

По закону Ома для участка цепи Ur = I·r (2). Подставив равенство (2) в (1) получают:

I·r = ε Ur , откуда r = (εUR)/J

Следовательно, чтобы узнать внутреннее сопротивление источника тока, необходимо пред­варительно определить его ЭДС, затем замкнуть ключ и измерить падение напряжения на внеш­нем сопротивлении, а также силу тока в нем.

Ход работы

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

  1. Начертите в тетради схему для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

  1. После проверки схемы соберите электрическую цепь. Ключ разомкните.

  2. Измерьте величину ЭДС источника.

  3. Замкните ключ и определите показания амперметра и вольтметра.

  4. Вычислите внутреннее сопротивление источника.

  1. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока графическим методом

Цель работы: изучить измерения ЭДС, внутреннего сопротивления и тока короткого замы­кания источника тока, основанный на анализе графика зависимости напряже­ния на выходе источника от силы тока в цепи.

Оборудование: гальванический элемент, амперметр, вольтметр, резистор

R1 , переменный резистор, ключ, зажимы, металлический планшет, соединительные провода.

Из закона Ома для полной цепи следует, что напряжение на выходе источника тока зависит прямо пропорционально от силы тока в цепи:

так как I =E/(R+r), то IR + Ir = Е, но IR = U, откуда U + Ir = Е или U = Е – Ir (1).

Если построить график зависимости U от I, то по его точкам пересечения с осями координат можно определить Е, I К.З. — силу тока короткого замыкания (ток, который потечет в цепи источни­ка, когда внешнее сопротивление R станет равным нулю).

ЭДС определяют по точке пересечения графика с осью напряжений. Эта точка графика со­ответствует состоянию цепи, при котором ток в ней отсутствует и, следовательно, U = Е.

Силу тока короткого замыкания определяют по точке пересечения графика с осью токов. В этом случае внешнее сопротивление R = 0 и, следовательно, напряжение на выходе источника U = 0.

Внутреннее сопротивление источника находят по тангенсу угла наклона графика относи­тельно оси токов. (Сравните формулу (1) с математической функцией вида У = АХ +В и вспомни­те смысл коэффициента при X).

Ход работы

  1. Исходя из перечня оборудования, рекомендованного для выполнения работы, составьте схему установки для исследования зависимости напряжения на выходе источника тока от силы тока в цепи.

  2. Для записи результатов измерений подготовьте таблицу:

  3. После проверки схемы преподавателем соберите электрическую цепь. Ползунок переменного резистора установите в положение, при котором сопротивление цепи, подключенной к источ­нику тока, будет максимальным.
  4. Определите значение силы тока в цепи и напряжение на зажимах источника при максимальной величине сопротивления переменного резистора. Данные измерений занесите в таблицу.

  5. Повторите несколько раз измерения силы тока и напряжения, уменьшая всякий раз величину переменного сопротивления так, чтобы напряжение на зажимах источника уменьшалось на 0,1В. Измерения прекратите, когда сила тока в цепи достигнет значения в 1А.

  6. Нанесите полученные в эксперименте точки на график. Напряжение откладывайте по верти­кальной оси, а силу тока — по горизонтальной. Проведите по точкам прямую линию.

  7. Продолжите график до пересечения с осями координат и определите величины Е и , I К.З.

  8. Измерьте ЭДС источника, подключив вольтметр к его выводам при разомкнутой внешней це­пи. Сопоставьте значения ЭДС, полученные двумя способами, и укажите причину возможного расхождения результатов.

  9. Определите внутреннее сопротивление источника тока. Для этого вычислите тангенс угла на­клона построенного графика к оси токов. Так как тангенс угла в прямоугольном треугольнике равен отношению противолежащего катета к прилежащему, то практически это можно сделать, найдя отношение Е / I К.З

Урок 31. Лабораторная работа № 08. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.

Лабораторная работа № 8

   Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока».

   Цель: научиться определять электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.

   Оборудование:

1. Амперметр лабораторный;

                             2. Источник электрической энергии;

                             3. Соединительные провода,

                             4. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;

                             5. Переключатель однополюсный; ключ.

Теория.

   Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами.

   Силы неэлектрического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются

сторонними силами.

   При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

   Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q внутри источника тока к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

 

   ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

   Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].

   Чтобы измерить ЭДС источника, надо присоединить к нему вольтметр при разомкнутой цепи

.

   Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источника и обозначают r.

   Если цепь разомкнута, то работа сторонних сил превращается в потенциальную энергию источника тока. При замкнутой цепи эта потенциальная энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней цепи с сопротивлением R и во внутренней части цепи с сопротивлением r , т.е. ε = IR + Ir.

   Если цепь состоит из внешней части сопротивлением R и внутренней сопротивлением r, то,  согласно закону сохранения энергии, ЭДС источника будет равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи, т.к. при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение , где 

IR – напряжение на внешнем участке цепи, а Ir — напряжение на внутреннем участке цепи.

   Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:

   Эта формула выражает закон Ома для полной цеписила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

   ε и r можно определить опытным путем.

   Часто источники электрической энергии соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.

   При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.

   Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

   Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

   1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε1 + ε2 + ε3

   2. Общее сопротивление батареи источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников rбатареи= r1 + r2 + r3

Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε1, а сопротивление rбатареи= nr1

   3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 

   При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.

   Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

   Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС. Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

 


1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε1= ε2 = ε3

2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника rбатареи= r1/n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома 

   Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

   Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.

Ход работы.

   1. Начертите таблицу:

опыта

Источник электрической энергии ВУП, В

1-й отсчет

2-й отсчет

Э.Д.С.

ε , В

Внутреннее сопротивление,

r , Ом

R1,

Ом

Сила тока

I1 , А

R2,

Ом

Сила тока

I2 , А

1

 

1

1

 

2

 

 

 

   2. Рассмотрите  шкалу амперметра  и определите цену одного деления.
   3. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1. Переключатель поставить в среднее положение.


Рисунок 1.

   4. Замкнуть цепь, введя меньшее сопротивление R1. Записать величину силы тока I1. Разомкнуть цепь.

   5. Замкнуть цепь, введя большее сопротивление R2. Записать величину силы тока I2. Разомкнуть цепь.

   6. Вычислить значение ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии.

   Закон Ома для полной цепи для каждого случая:     и    

   Отсюда получим формулы для вычисления ε и r:

   

  

   7. Результаты всех измерений и вычислений запишите в таблицу.

   8. Сделайте вывод.

   9. Ответьте на контрольные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

   1. Раскройте физический смысл понятия «электродвижущая сила источника тока».

   2. Определить сопротивление внешнего участка цепи, пользуясь результатами полученных измерений и законом Ома для полной цепи.

   3. Объяснить, почему внутреннее сопротивление возрастает при последовательном соединении аккумуляторов и уменьшается при параллельном в сравнении с сопротивлением r0 одного аккумулятора.

   4. В каком случае вольтметр, включенный на зажимы генератора, показывает ЭДС генератора и в каком случае напряжение на концах внешнего участка цепи? Можно ли это напряжение считать также и напряжением на концах внутреннего участка цепи?

Вариант выполнения измерений.

Опыт 1. Сопротивление R1=2 Ом, сила тока I1=1,3 А.

              Сопротивление R2=4 Ом, сила тока I2=0,7 А.

Ответы | Лаб. 4. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока — Физика, 10 класс

1. Почему вольтметр включают в цепь параллельно потребителю? Что произойдет, если вольтметр включить в цепь последовательно?

Вольтметр включают параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение. Напряжение на измеренном участке и напряжение на вольтметре будет одним и тем же, т.к. вольтметр и напряжение на вольтметре подключены к общим точкам.

Т.к. вольтметр обладает большим сопротивлением, то при его последовательном подключении к электрической цепи увеличится внешнее сопротивление цепи, а, значит, сила тока в цепи значительно уменьшится.

2. Почему сопротивление амперметра должно быть значительно меньше сопротивления цепи, в которой измеряют ток? Что произойдет, если амперметр включить параллельно потребителю?

Поскольку включение амперметра в электрическую цепь не должно изменять силу тока в ней, то сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.

Сопротивление амперметра гораздо меньше сопротивления потребителя, поэтому при таком неправильном подключении почти весь ток пойдёт через амперметр. В итоге «зашкалит» и может перегореть, если вовремя не отключить. Такое включение амперметра недопустимо.

3. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различаются?

Потому что у источника питания появляется нагрузка в виде резистора. Вольтметр, подключённый к полюсам источника питания ЭДС источника ε. При подключении нагрузки (резистора) напряжение на источнике будет падать, т.к. источник не идеальный.

4. Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?

Самый простой способ — взять вольтметр с меньшей приборной погрешностью, т.е. более высокого класса точности.

Также повысить точность можно путём совершенствования методики измерения и обработки результатов, таким образом можно уменьшить систематические погрешности.

5. При каком значении КПД будет получена максимальная полезная мощность от данного источника тока? Каким должно быть при этом сопротивление внешней цепи по отношению ко внутреннему сопротивлению источника тока?

Коэффициент полезного действия источника тока определяется как отношение полезной мощности к полной, и зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока. Можно доказать, что КПД оказывается равным 50%.

Лабораторная работа № 2 03 ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.03

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Москва 2005 г.

Лабораторная работа № 2.03

ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы: ознакомление с методом конденсации и измерение ЭДС методом компенсации.

ВВЕДЕНИЕ

Для поддержания в цепи постоянного электрического тока необходимо, чтобы на заряды действовали не только электростатические силы, но и силы не электростатического происхождения, называемые сторонними. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему на клеммах источника поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный электрический ток.

Величина, численно равная работе, совершаемой сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда в замкнутой цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока

(1)

ЭДС источника тока невозможно непосредственно измерить с помощью обычного вольтметра. Вольтметр (рис. 1) измеряет разность потенциалов на клеммах источника .

Согласно закону Ома для неоднородного участка цепи

, (2)

где   ЭДС источника тока, I  сила тока в цепи, r  внутреннее сопротивление источника тока, то есть разность потенциалов на клеммах источника не равна ЭДС этого источника.

Из уравнения (2) видно, что ЭДС источника тока равна разности потенциалов на клеммах источника (), только тогда, когда сила тока на участке цепи . Это условие реализуется в методе компенсации.

Сущность метода компенсации заключается в том, что измеряемая ЭДС (рис.2) компенсируется (уравновешивается) напряжением на участке потенциометра АВ. В этом случае ток через источник не идет и .

2

Согласно закону Ома

,

где  сила тока на участке потенциометра АВ,  сопротивление участка АВ.

Таким образом можно определить при компенсации по формуле:

(3)

Компенсацию достигают, перемещая движок потенциометра В (рис.2) до тех пор, пока гальванометр G не покажет нулевого значения силы тока.

Чтобы не производить для определения измерения силы тока и сопротивления , прибегают к сравнению неизвестной ЭДС с известной . Если включить вместо источника с ЭДС в схему, изображенную на рис. 2, источник с известной ЭДС (нормальный элемент), то сила тока I будет равна нулю при условии:

(4)

Поделив (3) на (4 ), получим:

. (5)

3

Потенциометр АС изготовлен из однородного провода, сопротивление которого , где L  длина провода, S  площадь поперечного сечения,

  удельное сопротивление. Учитывая это, соотношение (5) можно представить в виде

(6)

где Lx и LN  длины участков АВ, на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного элемента и нормального элемента  соответственно.

Метод компенсации применим при условии, что падение напряжения на потенциометре больше, чем определяемая ЭДС. Поэтому, кроме источника с неизвестной ЭДС в схему включают источник, ЭДС которого (рис. 2) заведомо больше , и в цепь потенциометра для регулирования силы тока вводят магазин сопротивлений.

Необходимо также учитывать, что нормальные элементы быстро выходят из строя при пропускании через них больших токов, поэтому в цепь гальванометра вводят дополнительное сопротивление, ограничивающее силу тока через нормальный элемент и гальванометр.

На рис. 3 изображена схема, используемая в настоящей работе для определения ЭДС методом компенсации.

4

На этом рисунке R0  магазин сопротивлений, r  сопротивление, ограничивающее силу тока в цепи гальванометра, вмонтированное в ключ точной настройки К3,  источник тока, питающий потенциометр.  нормальный элемент Вестона (=  1,018 В),  источник тока с неизвестной ЭДС.

В работе предусмотрено определение ЭДС двух неизвестных источников тока и , а также ЭДС этих же источников при их последовательном соединении.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему, изображенную на рис. 3, используя один из неизвестных источников тока и строго соблюдая полярность подключения источников.

2. Ключом К2 подключить к схеме неизвестный источник тока.

3. Установить сопротивление магазина R0 в пределах 30  60 Ом

  1. Ключом К1 подключить источник тока к потенциометру.

  2. Передвигая движок потенциометра найти такое его положение, при котором ток через гальванометр будет равен нулю.

6. Найти более точное положение движка потенциометра, восполь-зовавшись ключом точной настройки К3. Для этого на короткое время необходимо замыкать ключ К3 и при этом слегка передвигать движок потенциометра, добиваясь отсутствия тока через гальванометр.

Во избежание выхода из строя гальванометра и нормального элемента не замыкать ключ K3 надолго, если не достигнута грубая компенсация.

7. Измерить длину участка потенциометра Lx, на котором происходит компенсация ЭДС неизвестного элемента. Результаты измерений занести в таблицу. Повторить измерения не менее трёх раз.

8. Замкнуть ключ К2 на нормальный элемент и повторить измерения по пунктам 5  7. Значение длины участка потенциометра, на котором происходит компенсация ЭДС нормального элемента занести в таблицу.

9. Подключить к схеме второй источник тока с неизвестной ЭДС и произвести измерения по пунктам 5  7.

10. Соединить последовательно неизвестные источники тока и подключить их к схеме и произвести измерения по пунктам 57.

Обработка результатов измерений

1. Рассчитать средние значения длин участков потенциометра , на

которых происходит компенсация ЭДС неизвестных и нормального элементов.

2. По формуле (6), подставляя в нее средние значения и и = 1,018В, определить средние значения ЭДС неизвестных источников в отдельности

5

Таблица.

Источники

см

, см

см

, см

, В

+

и соединенных последовательно в батарею.

3. Определить относительную и абсолютную погрешности измерения ЭДС источников тока.

Контрольные вопросы

  1. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи.

  2. Дайте определение ЭДС источника тока.

  3. Какие силы называют сторонними?

  4. Почему обыкновенным вольтметром невозможно измерить ЭДС источника тока?

  5. В чем заключается метод компенсации?

Литература

  1. Савельев И.В. Курс общей физики, книга 2. Электричество и магнетизм. М.: «Наука». 2003 г.

  2. Детлаф А.А., Яворский В. М. Курс физики. М.: «Высшая школа», 1999 г.

  3. Калашников С.Г. Электричество. M.: Физматлит, 2004 г.

  4. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: «Высшая школа», 2003г.

Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии

Цель работы:Научиться экспериментальным путем определять ЭДС, и внутреннее сопротивление источника тока.

Приборы и оборудование:Источники электрической энергии, амперметр (до 2А с делением до 0,1А), вольтметр (постоянного до 3А с делением до 0,3В), магазин (сопротивления до 10 Ом) ключ, соединительные провода.

ТЕОРИЯ:

Для поддержания тока в проводнике необходимо, чтобы разность потенциалов (напряжение) на его концах была неизменной. Для этого используется источник тока. Разность потенциалов на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов на положительные и отрицательные. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние силы (не электрического происхождения).

Величина, измеряемая работой, совершенной сторонними силами при перемещении единичного положительного электрического заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока (ЭДС) и выражается в вольтах.

Когда цепь замыкается, разделенные в источнике тока заряды образуют электрическое поле, которое перемещает заряды по внешней цепи; внутри же источника тока заряды движутся навстречу полю под действием сторонних сил. Таким образом, энергия, запасенная в источнике тока, расходуется на работу по перемещению заряда в цепи с внешним R и внутренним r сопротивлениями.

; или ;

ХОД РАБОТЫ

1. Собрать электрическую цепь как показано на схеме.

2. Измерить ЭДС источника электрической энергии замкнув его на вольтметр (схема).

3. Измерить силу тока и падение напряжения на заданном сопротивлении.

Е U I R r rcр
1.            
2.            
3.            

4. Вычислить внутреннее сопротивление по закону Ома для всей цепи.

5. Произвести опыты с другими сопротивлениями и вычислить внутреннее сопротивление элемента.

6. Вычислить среднее значение внутреннего сопротивления элемента.

7. Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу.

8. Найти абсолютную и относительную погрешность.



9. Сделать вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Укажите условия существования электрического тока в проводнике.

2. Какова роль источника электрической энергии в электрической цепи?

3. От чего зависит напряжение на зажимах источника электрической энергии?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ.

Цель работы: научиться на практике рассчитывать электрохимический эквивалент меди.

Оборудование:Весы с разновесом, амперметр, часы.,источник электрической энергии, реостат, ключ, медные пластины (электроды), соединительные провода, электролитическая ванна с раствором медного купороса.

Теория

Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), назы­вается электролитической диссоциацией, получившийся при этом раствор с поло­жительными и отрицательными ионами называется электролитом.

Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положи­тельные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные — к аноду. Следовательно, в растворах кислот, солей и щелочей электрический заряд будет перемещаться вместе с частицами вещества. У электродов при этом происходит окислительно-восстановительные реакции, при которых на них выделяется вещест­во. Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающий­ся химическими реакциями называется электролизом.

Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит:

m=kq (1)

m=kIt (2)

где k-электрохимический эквивалент-количествовещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Измерив силу тока в цепи, вре­мя его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества можно определить электрохимический эквивалент (1с выражается в кг/Кл).

k=m/It (3)

где m-масса меди, выделившейся на катоде; I-сила тока в цепи; t- время пропускания тока в цепи.

Содержание и метод выполнения работы.

Соберите электрическую цепь по схеме.

1. Одну из пластин, которая будет катодом, (если пластина мокрая, ее надо подсушить) тщательно взвесить с точностью до 10мг и записать результат в таблицу.

2. Вставить электрод в электролитическую ванну и составить электрическую цепь согласно схеме.

3. Отрегулировать реостатом ток, чтобы величина его не превышала 1А на 50см2 погруженной части катодной пластины.

4. Замкнуть цепь на 15-20 минут.

5. Разомкнуть цепь, вынуть катодную пластинку, смыть с нее остатка раствора и высушить под рукосушителем.

6. Взвесить высушенную пластину с точностью до 10мг.

7. Значение тока, время опыта, увеличение в массе катодной пластину записать в таблицу и определить электрохимический эквивалент.

№ опыта I, А Масса катода Масса отлож. вещества Время Электрохимич. эквивалент
до опыта после опыта
             

Оценка погрешностей.

.

Относительная погрешность: .

Оцените в процессе проведения работы наибольшие допустимые ошибки при измерении массы, тока и времени. Вычислите относительную погрешность, найдите максимальную допустимую погрешность при определении k.

, следовательно .

После этого дается результат в виде: .

Сравните полученный результат с табличным.

Контрольные вопросы.

1. Что такое электролитическая диссоциация, электролиз?

2. До каких пор будет происходить электролиз медного купороса, если оба электрода медные? Оба электрода угольные?

3. Быстрее или медленнее пойдет электролиз, если один из медных электродов заменить цинковым?

Измерение электродвижущей силы (ЭДС) источника тока методом компенсации


⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 22Следующая ⇒

 

Цель работы:

1. Изучить понятие электродвижущей силы (ЭДС) источника тока;

2. Изучить методы измерения ЭДС источника тока;

3. Изучить сущность метода компенсации;

4. Измерить ЭДС источника тока методом компенсации

5. Изучить устройство нормального элемента

 

Основные понятия и законы

Для того, чтобы существовал электрический ток длительное время, необходимо, чтобы в проводнике были свободные заряды, а также, чтобы на концах проводника была постоянная разность потенциалов. Кулоновские силы взаимодействия электрических зарядов всегда приводят к такому перераспределению зарядов в проводнике, при котором все точки проводника имеют одинаковый потенциал. Поэтому кулоновские силы не могут быть причиной длительного существования электрического тока. Для получения постоянного тока в течение длительного промежутка времени на некоторых участках замкнутой цепи на свободные электрические заряды должны действовать силы неэлектростатической природы. Такие силы называются сторонними силами. Устройство, обеспечивающее постоянную разность потенциалов на концах проводника, в котором действуют сторонние силы, называется источником тока.

Источник сторонних сил или источник тока в цепи постоянного тока также необходим, как необходим насос в любой замкнутой гидравлической системе для постоянной циркуляции в ней жидкости. Насос в гидравлической системе создает и поддерживает разность давлений жидкости, а источник сторонних сил создает и поддерживает разность потенциалов между точками в замкнутой электрической цепи.

Внутри источника тока действуют такие силы, под действием которых заряды внутри источника тока движутся против сил электростатического поля. Это обеспечивает наличие постоянной разности потенциалов на полюсах источника, а в замкнутой цепи с таким источником длительное время идет постоянный ток.

Работа по перемещению свободных зарядов в замкнутой электрической цепи или работа сторонних сил совершается за счет источника тока. Примерами источников тока являются различные гальванические элементы, аккумуляторы, батарейки, электромагнитные генераторы. В гальванических элементах энергия выделяется при химических процессах растворения электродов в электролите. Аналогичные процессы протекают в аккумуляторах и батарейках. В электромагнитном генераторе энергия накапливается за счет механической работы, которая расходуется на вращение ротора генератора в магнитном поле.

Характеристикой действия сторонних сил или мерой сторонних сил источника тока является электродвижущая сила источника (ЭДС). Электродвижущей силой источника тока (ЭДС) называется физическая величина, численно равная отношению работы сторонних сил по перемещению положительного заряда по замкнутой электрической цепи, к величине этого заряда:

(1)

Из формулы (1) следует, что ЭДС показывает, какая работа совершается сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда по замкнутой цепи. ЭДС так же, как и напряжение, измеряется в вольтах (В).

Для сторонних сил, так же как и для электростатических сил, можно ввести понятие напряженности. Тогда ЭДС источника можно связать с напряженностью поля сторонних сил, аналогично тому, как определяется связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

Работа по перемещению заряда на участке цепи определяется по формуле определения работы силы:

(2)

Здесь — сила, действующая на свободный электрический заряд; — перемещение заряда; — угол между силой и перемещением заряда.

Сила, действующая на свободный заряд в любой произвольной точке замкнутой электрической цепи, является результирующей сил кулоновского поля и поля сторонних сил :

(3)

По определению, напряженность равна силе, действующей на единичный положительный заряд, тогда:

(4)

или (5)

Здесь напряженность результирующего поля; — напряженность электростатического поля, поля кулоновских сил; — напряженность поля сторонних сил.


Тогда работа по перемещению заряда на участке будет определяться по формуле:

(6)

Теперь легко определить работу по перемещению единичного заряда на участке :

(7)

Здесь проекция напряженности электрического поля на направление перемещения, — проекция напряженности поля сторонних сил на направление перемещения.

Работа по перемещению единичного положительного заряда по замкнутой цепи получается интегрированием формулы (7):

(8)

Так как электростатическое поле является потенциальным полем, то циркуляция вектора напряженности по любому замкнутому контуру равна нулю, то есть:

(9)

Поэтому работа по перемещению единичного положительного заряда по замкнутому контуру электрической цепи, то есть электродвижущая сила источника или ЭДС будет определяться формулой:

(10)

Так как поле сторонних сил распространено только в источнике тока, то интеграл (10) определяется интегрированием только по внутреннему участку цепи, то есть по пространству источнику тока. Для всех других участков выражение под знаком интеграла в формуле (10) равно нулю.

Следует отметить, что источник тока имеет сопротивление , которое называется внутренним сопротивлением цепи.

 


Рекомендуемые страницы:

Закон ома для полной цепи. Измерение эдс и внутреннего сопротивления источника тока

Лабораторная работа № 8

Тема: « Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока ».

Цель: научиться определять электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника электрической энергии.

Оборудование: 1. Амперметр лабораторный;

2. Источник электрической энергии;

3. Соединительные провода,

4. Набор сопротивлений 2 Ом и 4 Ом;

5. Переключатель однополюсный; ключ.

Теория.

Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами.

Силы неэлектрического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами .

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Физическая величина, равная отношению работы A ст сторонних сил при перемещении заряда q внутри источника тока к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах [В].

Чтобы измерить ЭДС источника, надо присоединить к нему вольтметр при разомкнутой цепи .

Источник тока является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Это сопротивление называют внутренним сопротивлением источника и обозначают r .

Если цепь разомкнута, то работа сторонних сил превращается в потенциальную энергию источника тока. При замкнутой цепи эта потенциальная энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней цепи с сопротивлением R и во внутренней части цепи с сопротивлением r , т.е. ε = IR + Ir .

Если цепь состоит из внешней части сопротивлением R и внутренней сопротивлением r, то, согласно закону сохранения энергии, ЭДС источника будет равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи, т.к. при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение , где IR – напряжение на внешнем участке цепи, а Ir — напряжение на внутреннем участке цепи.

Таким образом, для участка цепи, содержащего ЭДС:

Эта формула выражает закон Ома для полной цепи : сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

ε и r можно определить опытным путем.

Часто источники электрической энергии соединяют между собой для питания цепи. Соединение источников в батарею может быть последовательным и параллельным.

При последовательном соединении два соседних источника соединяются разноименными полюсами.

Т.е., для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

1. ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников ε= ε 1 + ε 2 + ε 3

2 . Общее сопротивление батареи источников равно сумме внутренних сопротивлений отдельных источников r батареи = r 1 + r 2 + r 3

Если в батарею соединены n одинаковых источников, то ЭДС батареи ε= nε 1, а сопротивление r батареи = nr 1

3.

При параллельном соединении соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы двух или n источников.

Т.е., при параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС . Получившаяся при параллельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.



1. ЭДС батареи одинаковых источников равна ЭДС одного источника. ε= ε 1 = ε 2 = ε 3

2. Сопротивление батареи меньше, чем сопротивление одного источника r батареи = r 1 /n
3. Сила тока в такой цепи по закону Ома

Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

Внутреннее сопротивление аккумуляторов, изготовленных по одной технологии, примерно обратно пропорционально емкости аккумулятора. Поэтому т.к.при параллельном соединении емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов, т.е увеличивается, то внутреннее сопротивление уменьшается.

Ход работы.

1. Начертите таблицу:

2. Рассмотрите шкалу амперметра и определите цену одного деления.
3. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1. Переключатель поставить в среднее положение.


Рисунок 1.

4. Замкнуть цепь, введя меньшее сопротивление R 1 1 . Разомкнуть цепь.

5. Замкнуть цепь, введя большее сопротивление R 2 . Записать величину силы тока I 2 . Разомкнуть цепь.

6. Вычислить значение ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии.

Закон Ома для полной цепи для каждого случая: и

Отсюда получим формулы для вычисления ε и r:

7. Результаты всех измерений и вычислений запишите в таблицу.

8. Сделайте вывод.

9. Ответьте на контрольные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Раскройте физический смысл понятия «электродвижущая сила источника тока».

2. Определить сопротивление внешнего участка цепи, пользуясь результатами полученных измерений и законом Ома для полной цепи.

3. Объяснить, почему внутреннее сопротивление возрастает при последовательном соединении аккумуляторов и уменьшается при параллельном в сравнении с сопротивлением r 0 одного аккумулятора.

4. В каком случае вольтметр, включенный на зажимы генератора, показывает ЭДС генератора и в каком случае напряжение на концах внешнего участка цепи? Можно ли это напряжение считать также и напряжением на концах внутреннего участка цепи?

Вариант выполнения измерений.

Опыт 1. Сопротивление R 1 =2 Ом, сила тока I 1 =1,3 А.

Сопротивление R 2 =4 Ом, сила тока I 2 =0,7 А.

На концах проводника, а значит, и тока необходимо наличие сторонних сил неэлектрической природы, с помощью которых происходит разделение электрических зарядов .

Сторонними силами называются любые силы, действующие на электрически заряженные частицы в цепи, за исключением электростатических (т. е. кулоновских).

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внут-ри всех источников тока: в генераторах, на электростанциях, в гальванических элементах, аккумуляторах и т. д.

При замыкании цепи создается электрическое поле во всех про-водниках цепи. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил (электроны движут-ся от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит а движение электрическое поле (см. рис. выше).

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение разных видов энергии в электричес-кую. По типу преобразованной энергии различают следующие виды электродвижущей силы:

— электростатическая — в электрофорной машине, в которой происходит превращение механической энергии при трении в электрическую;

— термоэлектрическая — в термоэлементе — внутренняя энергия нагретого спая двух проволок, изготовленных из разных металлов, превращается в электрическую;

— фотоэлектрическая — в фотоэлементе. Здесь происходит превращение энергии света в элек-трическую: при освещении некоторых веществ, например, селена, оксида меди (I) , кремния наблюдается потеря отрицательного электрического заряда;

— химическая — в гальванических элементах, аккумуляторах и др. источниках, в которых происходит превращение химической энергии в электрическую.

Электродвижущая сила (ЭДС) — характеристика источников тока. Понятие ЭДС было введено Г. Омом в 1827 г. для цепей постоянного тока. В 1857 г. Кирхгофф определил ЭДС как работу сторонних сил при переносе единичного электрического заряда вдоль замкнутого контура:

ɛ = A ст /q ,

где ɛ — ЭДС источника тока, А ст — работа сторонних сил , q — количество перемещенного заряда.

Электродвижущую силу выражают в вольтах.

Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил (работа по перемещению единичного заряда) не во всем контуре, а только на данном участке.

Внутреннее сопротивление источника тока.

Пусть имеется простая замкнутая цепь, состоящая из источника тока (например, гальванического элемента, аккумулятора или генератора) и резистора с сопротивлением R . Ток в замкну-той цепи не прерывается нигде, следовательно, oн существует и внутри источника тока. Любой источник представляет собой некоторое сопротивление дли тока. Оно называется внутренним сопротивлением источника тока и обозначается буквой r .

В генераторе r — это сопротивление обмотки, в гальваническом элементе — сопротивление раствора электролита и электродов.

Таким образом, источник тока характеризуется величинами ЭДС и внутреннего сопротивлении, которые определяют его качество. Например, электростатические машины имеют очень большую ЭДС (до десятков тысяч вольт), но при этом их внутреннее сопротивление огромно (до со-тни Мом). Поэтому они непригодны для получения сильных токов. У гальванических элементов ЭДС всего лишь приблизительно 1 В, но зато и внутреннее сопротивление мало (приблизительно 1 Ом и меньше). Это позволяет с их помощью получать токи, измеряемые амперами.

Допустим, есть простейшая электрическая замкнутая цепь, включающая в себя источник тока, например генератор, гальванический элемент или аккумулятор, и резистор, обладающий сопротивлением R. Поскольку ток в цепи нигде не прерывается, то и внутри источника он течет.

В такой ситуации можно сказать, что любой источник обладает некоторым внутренним сопротивлением, препятствующим току. Это внутреннее сопротивление характеризует источник тока и обозначается буквой r. Для или аккумулятора внутреннее сопротивление — это сопротивление раствора электролита и электродов, для генератора — сопротивление обмоток статора и т. д.

Таким образом, источник тока характеризуется как величиной ЭДС, так и величиной собственного внутреннего сопротивления r – обе эти характеристики свидетельствуют о качестве источника.

Электростатические высоковольтные генераторы (как генератор Ван де Граафа или генератор Уимшурста), к примеру, отличаются огромной ЭДС измеряемой миллионами вольт, при этом их внутреннее сопротивление измеряется сотнями мегаом, потому они и непригодны для получения больших токов.


Гальванические элементы (такие как батарейка) — напротив — имеют ЭДС порядка 1 вольта, хотя внутреннее сопротивление у них порядка долей или максимум — десятка Ом, и от гальванических элементов поэтому можно получать токи в единицы и десятки ампер.

На данной схеме показан реальный источник с присоединенной нагрузкой. Здесь обозначены , его внутреннее сопротивление, а также сопротивление нагрузки. Согласно , ток в данной цепи будет равен:

Поскольку участок внешней цепи однороден, то из закона Ома можно найти напряжение на нагрузке:

Выразив из первого уравнения сопротивление нагрузки, и подставив его значение во второе уравнение, получим зависимость напряжения на нагрузке от тока в замкнутой цепи:

В замкнутом контуре ЭДС равна сумме падений напряжений на элементах внешней цепи и на внутреннем сопротивлении самого источника. Зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки в идеальном случае линейна.

График это показывает, но экспериментальные данные на реальном резисторе (крестики возле графика) всегда отличаются от идеала:


Эксперименты и логика показывают, что при нулевом токе нагрузки напряжение на внешней цепи равно ЭДС источника, а при нулевом напряжении на нагрузке ток в цепи равен . Это свойство реальных цепей помогает экспериментально находить ЭДС и внутреннее сопротивление реальных источников.

Экспериментальное нахождение внутреннего сопротивления

Чтобы экспериментально определить данные характеристики, строят график зависимости напряжения на нагрузке от величины тока, затем экстраполируют его до пересечения с осями.

В точке пересечения графика с остью напряжения находится значение ЭДС источника, а в точке пересечения с осью тока находится величина тока короткого замыкания. В итоге внутреннее сопротивление находится по формуле:

Развиваемая источником полезная мощность выделяется на нагрузке. График зависимости этой мощности от сопротивления нагрузки приведен на рисунке. Эта кривая начинается от пересечения осей координат в нулевой точке, затем возрастает до максимального значения мощности, после чего спадает до нуля при сопротивлении нагрузки равном бесконечности.


Чтобы найти максимальное сопротивление нагрузки, при котором теоретически разовьется максимальная мощность при данном источнике, берется производная от формулы мощности по R и приравнивается к нулю. Максимальная мощность разовьется при сопротивлении внешней цепи, равном внутреннему сопротивлению источника:

Это положение о максимальной мощности при R = r, позволяет экспериментально найти внутреннее сопротивление источника, построив зависимость мощности, выделяемой на нагрузке, от величины сопротивления нагрузки. Найдя реальное, а не теоретическое, сопротивление нагрузки, обеспечивающее максимальную мощность, определяют реальное внутреннее сопротивление источника питания.

КПД источника тока показывает отношение максимальной выделяемой на нагрузке мощности к полной мощности, которую в данный момент развивает

Закон Ома для полной цепи, определение которого касается значения электрического тока в реальных цепях, находится в зависимости от источника тока и от сопротивления нагрузки. Этот закон носит и другое название — закон Ома для замкнутых цепей. Принцип действия данного закона заключается в следующем.

В качестве самого простого примера, электрическая лампа, являющаяся потребителем электрического тока, совместно с источником тока есть не что иное, как замкнутая . Данная электрическая цепь наглядно показана на рисунке.

Электроток, проходя через лампочку, также проходит и через сам источник тока. Таким образом, во время прохождения по цепи, ток испытает сопротивление не только проводника, но и сопротивление, непосредственно, самого источника тока. В источнике сопротивление создается электролитом, находящимся между пластинами и пограничными слоями пластин и электролита. Отсюда следует, что в замкнутой цепи, ее общее сопротивление будет состоять из суммы сопротивлений лампочки и источника тока.

Внешнее и внутреннее сопротивление

Сопротивление нагрузки, в данном случае лампочки, соединенной с источником тока, носит название внешнего сопротивления. Непосредственное сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением. Для более наглядного изображения процесса, все значения необходимо условно обозначить. I — , R — внешнее сопротивление, r — внутреннее сопротивление. Когда по электрической цепи протекает ток, то для того, чтобы поддерживать его, между концами внешней цепи должна присутствовать разность потенциалов, которая имеет значение IхR. Однако, протекание тока наблюдается и во внутренней цепи. Значит, для того, чтобы поддержать электроток во внутренней цепи, также необходима разность потенциалов на концах сопротивления r. Значение этой разности потенциалов равно Iхr.

Электродвижущая сила аккумулятора

Аккумулятор должен иметь следующее значение электродвижущей силы, способной поддерживать необходимый ток в цепи: Е=IхR+Iхr . Из формулы видно, что электродвижущая сила аккумулятора составляет сумму внешнего и внутреннего . Значение тока нужно вынести за скобки: Е=I(r+R) . Иначе можно представить: I=Е/(r+R) . Двумя последними формулами выражается закон Ома для полной цепи, определение которого звучит следующим образом: в замкнутой цепи сила тока прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сумме сопротивлений этой цепи.

Цель работы: изучить метод измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока с помощью амперметра и вольтметра.

Оборудование: металлический планшет, источник тока, амперметр, вольтметр, резистор, ключ, зажимы, соединительные провода.

Для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока собирают электрическую цепь, схема которой показана на рисунке 1.

К источнику тока подключают амперметр, сопротивление и ключ, соединенные последовательно. Кроме того, непосредствен­но к выходным гнездам источника подключают еще и вольтметр.

ЭДС измеряют по показанию вольтметра при разомкнутом ключе. Этот прием определения ЭДС основан на следствии из за­кона Ома для полной цепи, согласно которому при бесконечно большом сопротивлении внешней цепи напряжение на зажимах источника равно его ЭДС. (См. параграф «Закон Ома для полной цепи» учебника «Физика 10»).

Для определения внутреннего сопротивления источника за­мыкают ключ К. При этом в цепи можно условно выделить два участка: внешний (тот, который подключен к источнику) и внутренний (тот, который находится внутри источника тока). Поскольку ЭДС источника равна сумме падения напряжений на внутрен­нем и внешнем участках цепи:

ε = U r +U R , то U r = ε -U R (1)

По закону Ома для участка цепи U r = I· r (2). Подставив равенство (2) в (1) получают:

I · r = ε U r , откуда r = (ε U R )/ J

Следовательно, чтобы узнать внутреннее сопротивление источника тока, необходимо пред­варительно определить его ЭДС, затем замкнуть ключ и измерить падение напряжения на внеш­нем сопротивлении, а также силу тока в нем.

Ход работы

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

ε

U r , B

i,a

r , Ом

    Начертите в тетради схему для измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

    После проверки схемы соберите электрическую цепь. Ключ разомкните.

    Измерьте величину ЭДС источника.

    Замкните ключ и определите показания амперметра и вольтметра.

    Вычислите внутреннее сопротивление источника.

  1. Определение эдс и внутреннего сопротивления источника тока графическим методом

Цель работы: изучить измерения ЭДС, внутреннего сопротивления и тока короткого замы­кания источника тока, основанный на анализе графика зависимости напряже­ния на выходе источника от силы тока в цепи.

Оборудование: гальванический элемент, амперметр, вольтметр, резистор R 1 , переменный резистор, ключ, зажимы, металлический планшет, соединительные провода.

Из закона Ома для полной цепи следует, что напряжение на выходе источника тока зависит прямо пропорционально от силы тока в цепи:

так как I =E/(R+r), то IR + Ir = Е, но IR = U, откуда U + Ir = Е или U = Е – Ir (1).

Если построить график зависимости U от I, то по его точкам пересечения с осями координат можно определить Е, I К.З. — силу тока короткого замыкания (ток, который потечет в цепи источни­ка, когда внешнее сопротивление R станет равным нулю).

ЭДС определяют по точке пересечения графика с осью напряжений. Эта точка графика со­ответствует состоянию цепи, при котором ток в ней отсутствует и, следовательно, U = Е.

Силу тока короткого замыкания определяют по точке пересечения графика с осью токов. В этом случае внешнее сопротивление R = 0 и, следовательно, напряжение на выходе источника U = 0.

Внутреннее сопротивление источника находят по тангенсу угла наклона графика относи­тельно оси токов. (Сравните формулу (1) с математической функцией вида У = АХ +В и вспомни­те смысл коэффициента при X).

Ход работы

    Для записи результатов измерений подготовьте таблицу:

  1. После проверки схемы преподавателем соберите электрическую цепь. Ползунок переменного резистора установите в положение, при котором сопротивление цепи, подключенной к источ­нику тока, будет максимальным.
  2. Определите значение силы тока в цепи и напряжение на зажимах источника при максимальной величине сопротивления переменного резистора. Данные измерений занесите в таблицу.

    Повторите несколько раз измерения силы тока и напряжения, уменьшая всякий раз величину переменного сопротивления так, чтобы напряжение на зажимах источника уменьшалось на 0,1В. Измерения прекратите, когда сила тока в цепи достигнет значения в 1А.

    Нанесите полученные в эксперименте точки на график. Напряжение откладывайте по верти­кальной оси, а силу тока — по горизонтальной. Проведите по точкам прямую линию.

    Продолжите график до пересечения с осями координат и определите величины Е и, I К.З.

    Измерьте ЭДС источника, подключив вольтметр к его выводам при разомкнутой внешней це­пи. Сопоставьте значения ЭДС, полученные двумя способами, и укажите причину возможного расхождения результатов.

    Определите внутреннее сопротивление источника тока. Для этого вычислите тангенс угла на­клона построенного графика к оси токов. Так как тангенс угла в прямоугольном треугольнике равен отношению противолежащего катета к прилежащему, то практически это можно сделать, найдя отношение Е / I К.З

ЭДС и внутреннее сопротивление | IOPSpark

Отправной точкой теории может быть либо второй закон Кирхгофа, либо сохранение энергии в цепи (на самом деле одно и то же), но общее обсуждение, основанное на приведенной ниже схеме, должно использовать различные подходы.

Краткое содержание урока

  • Обсуждение: вывод уравнения (15 минут)
  • Обсуждение: Практические эффекты внутреннего сопротивления (10 минут)
  • Вопросы студентов: Внутреннее сопротивление источника питания (20 минут)
  • Студенческий эксперимент: Измерение внутреннего сопротивления и ЭДС (45 минут)
  • Вопросы студентов: практические вопросы (30 минут)
  • Обсуждение: Подробнее о практическом значении внутреннего сопротивления (10 минут)
Обсуждение: Вывод уравнения

Есть три способа получить уравнение, связывающее ЭДС, клеммы PD, ток и внутреннее сопротивление.Стоит обсудить все три, чтобы показать их эквивалентность. Порядок, который вы примете, будет зависеть от подхода, использованного ранее с классом:

Закон Кирхгофа 2 nd : Когда заряд проходит по цепи, сумма ЭДС должна равняться сумме падений напряжения, приводящих к:

E = I R & plus; I r

Напряжение на клеммах равно I R , поэтому его можно изменить, чтобы получить:

В = E I r

и интерпретируется как напряжение на клеммах = ЭДС — потерянное напряжение

Энергия сохраняется.Представьте себе единицу заряда, Q , движущуюся по цепи:

Q E = Q I R & plus; Q I r

Это приводит к тем же уравнениям, что и выше.

Используйте закон Ома с E , управляя током через комбинированное сопротивление ( R + R ):

I = E R + R

Умножение на ( R + r ) приводит к тем же уравнениям и выводам, что и в (1).

Обсуждение: Практические эффекты внутреннего сопротивления

Здесь, возможно, стоит сделать паузу, чтобы проиллюстрировать эффекты. Возьмем, к примеру, машину. Фары подключены параллельно через 12-вольтовую батарею. Стартер также управляется выключателем зажигания параллельно. Поскольку стартер имеет низкое сопротивление, ему требуется очень большой ток (скажем, 60 А). Сама батарея имеет низкое внутреннее сопротивление (скажем, 0,01 Ом). Сами фары потребляют гораздо меньший ток.Спросите их, что происходит, когда двигатель запускается (переключение на стартер, замкнутый на короткое время). Ищите ответ в общих чертах:

  • внезапный спрос на больше тока
  • большие потери напряжения (около 0,05 Ом × 60 А = 3 В)
  • напряжение на клеммах падает до 12 В — 3 В = 9 В
  • Тусклый свет фар

При запуске двигателя размыкается выключатель стартера и ток падает. Напряжение на клеммах повышается, и фары возвращаются в нормальное состояние.Лучше выключить фары перед запуском машины.

Кстати, многие студенты думают, что двигатель работает от аккумулятора! Обратите внимание на то, что его основная цель при работающем двигателе состоит в том, чтобы подавать искры для зажигания, и что пока автомобиль движется, генератор переменного тока постоянно заряжает аккумулятор, энергия как для фар, так и для вождения поступает, в конечном итоге, от сгоревшего топлива (поскольку машина должна немного потрудиться, чтобы включить генератор).

Вопросы слушателя: Внутреннее сопротивление источника питания

Несколько простых вопросов о внутреннем сопротивлении источника питания.

Эпизод 121-1: Внутреннее сопротивление блоков питания (Word, 30 КБ)

Студенческий эксперимент: Измерение внутреннего сопротивления и ЭДС

Здесь есть два эксперимента, в которых студенты определяют ЭДС E и внутреннее сопротивление r клеток — один с клеткой картофеля (что приводит к высокому внутреннему сопротивлению), а другой с нормальной клеткой C (гораздо более низкое внутреннее сопротивление). ). Вы можете заставить их сделать и то, и другое, или попросить некоторых студентов сделать одно, а некоторых другое.Помните, что если вы используете щелочной элемент C высокой мощности, он быстро разрядится при низком сопротивлении нагрузки, поэтому вам рекомендуется использовать дешевые элементы с низким энергопотреблением, которые быстро поляризуются, они будут деполяризоваться в течение ночи. Альтернативой является создание искусственной ячейки с большим внутренним сопротивлением путем добавления более высокого последовательного сопротивления (например, 100 Ом) к стандартной ячейке.

Эпизод 121-2: Внутреннее сопротивление источника ЭДС (Word, 48 Кб)

Эпизод 121-3: Внутреннее сопротивление ячейки C (Word, 28 КБ)

Для определения E и r по результатам экспериментов существуют различные подходы.Самый простой — измерить напряжение на клеммах ( В, ) и ток ( I ) и построить график В против I . Это дает точку пересечения при V = E по оси y и имеет градиент — r .

Вопросы студентов: Практические вопросы

Вопросы по ЭДС и внутреннему сопротивлению.

Эпизод 121-4: Вопросы по ЭДС и внутреннему сопротивлению (Word, 29 КБ)

Обсуждение: Подробнее о практическом значении внутреннего сопротивления

Иногда желательно иметь высокое внутреннее сопротивление.Спросите класс, что произойдет, если закорочена ячейка 5 В, т. Е. Ее выводы соединены между собой проводом с нулевым сопротивлением? Некоторые могут подумать, что I = В R с R = 0 должно означать, что будет течь бесконечный ток (ограниченный другими физическими факторами!)

Напомню внутреннее сопротивление r . Это ограничивает максимальный ток ячейки (короткого замыкания):

.

I = E r

Мы можем использовать это для предотвращения неприятного шока от расходных материалов EHT.Возьмите с полки источник питания EHT и покажите соединения для внутреннего сопротивления серии . Обычно это 5 МОм.

Эти источники питания предназначены для подачи высокого напряжения на нагрузку с высоким сопротивлением (например, электронно-лучевую трубку), но если случайно прикоснуться к клеммам или проводам, подключенным к ним, это может привести к сильному удару (более низкое сопротивление в нагрузке и более высокий ток). Один из способов справиться с этим — подключить большое сопротивление последовательно к выходной (положительной) клемме.Если клеммы закорочены (например, при контакте с человеком), потребляемый ток ограничивается до I = E r . Типичный источник питания EHT (до 5000 В) защищен резистором 5 МОм, поэтому максимальный ток в случае короткого замыкания составляет всего 1 мА. Это не должно вас убивать! Однако имейте в виду, что источники питания HT (0–300 В) имеют гораздо более низкое внутреннее сопротивление и могут убить вас, поэтому следует использовать специальные экранированные провода.

Источники питания

EHT часто имеют дополнительный защитный резистор (например.г. 10 МОм), чтобы еще больше снизить максимальный ток. При необходимости этот резистор можно шунтировать. Ни один из школьных источников питания EHT не может обеспечивать ток более 5 мА.

Разница между ЭДС и напряжением (с таблицей)

ЭДС равна разности потенциалов между двумя полюсами при отсутствии тока в цепи.

Напряжение — это энергия, необходимая для передачи электрического заряда от одного конца цепи к другому, деленная на величину заряда.Таким образом, хотя ЭДС и напряжение неразрывно связаны, они также значительно различаются.

ЭДС и напряжение

Разница между ЭДС и напряжением заключается в том, что ЭДС — это мера напряжения, которое создается в электрическом источнике. Это энергия, обеспечиваемая ячейкой на единицу кулоновского заряда, проходящего через ячейку. Напряжение, с другой стороны, представляет собой разницу в потенциальной энергии между двумя точками в цепи.

Таблица сравнения между ЭДС и напряжением
Параметры сравнения ЭДС Напряжение
Определение электрического напряжения Определение напряжения Определяется как разность потенциалов между двумя заданными точками в цепи.
Формула Ε = I (R + r) V = I + R
Интенсивность Поддерживается постоянная интенсивность Интенсивность не постоянна
Измерительный прибор метр. Измерено вольтметром.
Силовое действие Кулоновское силовое действие. Некулоновская силовая операция.
Источники Динамо, электрохимические элементы, солнечные элементы. Электрические и магнитные поля.

Что такое ЭДС?

ЭДС — это сокращение от электродвижущей силы, которая определяется как напряжение, создаваемое в электрическом элементе. Энергия преобразуется из одной формы в другую в генераторе или батарее. Для этого одна клемма генератора или батареи заряжается положительно, а другая — отрицательно.

Работа, выполненная на единицу заряда, обозначается ЭДС. ЭДС — это энергия, выделяемая элементом или батареей на единицу кулонов заряда, проходящего через них. Когда по цепи не течет ток, ЭДС равна разности потенциалов между двумя клеммами. Вольт — единица измерения ЭДС. Символ ЭДС — ε.

Есть несколько альтернативных формул для расчета ЭДС.

  1. ε = V + Ir
  2. В используется для обозначения напряжения ячейки
  3. I используется для обозначения тока, протекающего по цепи
  4. r используется для обозначения внутреннего сопротивления ячейки
  5. и ε используется для обозначения ЭДС

Другая формула, используемая для определения ЭДС:

  • ε = E / Q , где
  • ε означает ЭДС
  • E означает энергию в Джоулях
  • Q означает заряд в кулон

Формулу можно изменить с учетом внутреннего сопротивления ячейки.Затем мы выводим другой метод расчета ЭДС:

  • Ε = I (R + r)
  • ε означает ЭДС
  • I означает ток, протекающий по цепи
  • R означает сопротивление, предлагаемое цепью
  • R означает внутреннее сопротивление ячейки.

Что такое напряжение?

Напряжение определяется как количество потенциальной энергии, протекающей между двумя точками в цепи. Он также определяется как количество потенциальной энергии, доступной на единицу заряда.

Напряжение также можно определить как давление, необходимое для проталкивания единицы электрического заряда через проводящий контур в цепи. Это работа по перемещению единичного заряда из одной точки цепи в другую.

Единица измерения напряжения такая же, как и для ЭДС. Названная в честь итальянского ученого Алессандро Вольта, эта единица измерения используется как для ЭДС, так и для напряжения. Считается, что Вольта открыл первую электронную батарею.

Таким образом, напряжение обозначается в уравнениях как «V».Напряжение — это продукт электрического и магнитного полей. Закон Ома используется для расчета падения напряжения для каждого резистора. Общие символы для напряжения включают V, ∆V, U, ∆U.

Формула для расчета напряжения:

В = I + R , где

  • В означает напряжение
  • I означает ток, протекающий по цепи
  • R означает сопротивление

Основные различия между ЭДС и Напряжение
  1. Основное различие между ЭДС и напряжением состоит в том, что первое представляет собой напряжение внутри каждого электрического источника, а второе — разность потенциалов между двумя заданными точками.
  2. Интенсивность ЭМП постоянно поддерживается. Интенсивность заряда напряжения может колебаться. Таким образом, напряжение не имеет постоянной интенсивности.
  3. Третье различие между ними может быть обозначено с точки зрения инструмента измерения, используемого для каждого из них. ЭДС измеряется с помощью измерителя ЭДС, а напряжение измеряется вольтметром.
  4. Источники каждого также предлагают другое отличие. Источники ЭМП включают динамо-машины, электромагнитные элементы, солнечные элементы и т. Д. Напряжение создается электрическими и магнитными полями.
  5. Еще одно заметное различие между ЭДС и напряжением заключается в силовой работе. ЭДС — это операция кулоновской силы, а напряжение — некулоновская операция.
  6. В то время как ЭДС можно измерить между двумя клеммами, когда через элемент не течет ток, можно измерить напряжение между любыми заданными двумя точками. Это существенная разница между ЭДС и напряжением.
  7. Еще одним интересным отличием является их причинно-следственная связь. ЭДС является причиной напряжения, а напряжение является побочным продуктом ЭДС.

Заключение

Есть несколько существенных различий между ЭДС и напряжением, которые сильно отличают одно понятие от другого. Они различаются по формулам, интенсивности, измерительным устройствам, действию силы, а также источникам.

В то время как ЭДС обозначает меру разности потенциалов между двумя выводами ячейки, когда через нее не течет ток. Напряжение — это мера разности потенциалов между двумя заданными точками при протекании тока через ячейку.Первый поддерживает постоянную интенсивность, а второй может колебаться.

Солнечные элементы, электрические генераторы и электрохимические элементы являются источниками ЭДС, а напряжение создается электрическим или магнитным полем. Хотя обе эти концепции тесно связаны с электрическими цепями и током, они существенно отличаются.

Список литературы
  1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7275191/
  2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57096/

Электроэнергия и здоровье | ARPANSA

Научные данные не подтверждают, что воздействие электрических и магнитных полей вокруг дома, офиса или вблизи линий электропередач оказывает влияние на здоровье.

Линии электропередач, подстанции, трансформаторы и другие источники электроэнергии, такие как обычные электроприборы и проводка, излучают электрические и магнитные поля (ЭМП) чрезвычайно низкой частоты (СНЧ).Поскольку в нашей повседневной жизни мы окружены электрическими источниками, мы все постоянно подвергаемся определенному уровню ЭМП КНЧ. Этот информационный бюллетень был подготовлен с учетом опасений, что воздействие ЭМП КНЧ может вызвать последствия для здоровья, особенно лейкоз у детей.

Воздействие ЭМП КНЧ на высоких уровнях может повлиять на функционирование нервной системы. Однако воздействие высоких уровней ЭДС КНЧ обычно не наблюдается в повседневной среде от источников электрического тока. Хотя такое воздействие очень необычно, существуют международные руководящие принципы по пределам воздействия, которые направлены на предотвращение установленных вредных воздействий.

Было проведено множество исследований относительно того, вызывает ли воздействие ЭМП КНЧ от электрических источников ниже установленных пределов какие-либо последствия для здоровья. Большинство исследований показывают, что воздействие ЭМП КНЧ, обычно встречающееся в окружающей среде, в том числе вблизи линий электропередач, не представляет опасности для здоровья человека. Однако есть некоторые эпидемиологические (популяционные) исследования, в которых сообщается о возможной связи между длительным воздействием магнитных полей снч на уровнях ниже пределов воздействия, но выше, чем обычно наблюдается, и повышенным уровнем детской лейкемии.Основываясь в основном на этих ограниченных доказательствах, Международное агентство по изучению рака классифицировало магнитные поля СНЧ как потенциально канцерогенные для человека.

Существуют проблемы с методами эпидемиологических исследований, которые ослабляют выводы из этих результатов. Неизвестно, как магнитные поля могут вызвать детский лейкоз. В целом, другие исследования, включая исследования клеток и животных, не подтвердили эти результаты. В целом, доказательства, относящиеся к детской лейкемии, неубедительны; однако люди должны знать об этом, чтобы принимать обоснованные решения.

ARPANSA предлагает в аренду счетчики для измерения уровней магнитных полей. Сила магнитного поля описывается в одной из двух единиц: микротесла (мкТл) или миллигаусс (мГс), где 1 мкТл = 10 мГс.

Нет достоверных доказательств того, что воздействие магнитных полей от линий электропередач, подстанций, трансформаторов или других электрических источников, независимо от их близости, вызывает какие-либо последствия для здоровья. Однако с учетом эпидемиологических исследований остается возможность того, что продолжительное воздействие магнитных полей выше обычных может увеличить риск лейкемии у детей.

В домах рядом с линиями электропередач высокого напряжения (ВН) воздействие магнитного поля будет варьироваться в зависимости от силы тока, передаваемого по линии электропередачи, и расстояния от дома до линии электропередачи. Как правило, в домах, удаленных от высоковольтных линий электропередач на расстояние более 50 м, магнитные поля не выше обычных. Для подстанций и трансформаторов магнитные поля на расстоянии 5-10 м обычно неотличимы от типичных фоновых уровней в доме. На рисунке ниже показан диапазон уровней магнитного поля, измеренных ARPANSA вокруг линий электропередач и в австралийских домах.Это значительно ниже предела воздействия 200 мкТл (2000 мГ), установленного международными стандартами.


Важно отметить, что проживание вдали от высоковольтных линий электропередач не обязательно уменьшит воздействие магнитного поля в доме или уменьшит любые возможные риски, связанные с магнитными полями от электричества.

Магнитные поля от электрических источников в доме, таких как компьютеры и другие устройства, намного ниже, чем от линий электропередач, и поэтому они не связаны с воздействием на здоровье.

Некоторых беспокоит уровень магнитного поля от ящиков для электросчетчиков, которые часто располагаются возле спален. Для тех, кто беспокоится о том, чтобы спать рядом со счетчиками:

  • Перемещение кровати от шкафа измерителя (обычно более одного метра) уменьшит экспозицию.
  • С помощью измерителя магнитного поля можно определить фактические уровни в комнате.
  • Перемещение шкафа счетчика — еще один вариант, хотя это может быть дорогостоящим.

Вышеупомянутые меры могут также применяться для уменьшения воздействия солнечных инверторов, которые являются еще одним домашним источником более сильных магнитных полей, чем обычно, в дневное время.

Научные данные не подтверждают, что воздействие ЭМП КНЧ вблизи дома, офиса или рядом с линиями электропередач и другими электрическими источниками представляет опасность для здоровья человека.

ARPANSA осуществляет постоянный надзор за новыми исследованиями потенциальных последствий для здоровья воздействия электромагнитных полей от линий электропередач и других электрических источников, чтобы предоставлять точные и актуальные рекомендации.

Ответы на другие вопросы о воздействии электрических источников можно найти на нашей странице часто задаваемых вопросов.

Разница между ЭДС и напряжением (со сравнительной таблицей)

Одно из основных различий между ЭДС и напряжением состоит в том, что ЭДС — это энергия, подводимая к заряду, тогда как напряжение — это энергия, необходимая для перемещения единичного заряда из одной точки в другую. Другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Содержание: ЭДС против напряжения

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения ЭДС Напряжение
Определение Количество энергии, подводимой источником к каждому кулону заряда. Использование энергии единичным зарядом для перемещения из одной точки в другую
Формула
Символ ε V
Измерение Измерьте расстояние между конечной точкой источника, когда через него не протекает ток. Измерьте расстояние между любыми двумя точками.
Источник Динамо, электрохимический элемент, трансформатор, солнечный элемент, фотодиоды и т. Д. Электрическое и магнитное поле

Определение напряжения

Напряжение определяется как энергия, необходимая для перемещения единичного заряда из одной точки в другую.Оно измеряется в вольтах и ​​обозначается символом V. Напряжение вызывается электрическим и магнитным полями.

Напряжение возникает между концами (т. Е. Катодом и анодом) источника. Потенциал положительной конечной точки источника выше, чем отрицательной точки. Когда на пассивном элементе возникает напряжение, это называется падением напряжения. Сумма падений напряжения в цепи равна ЭДС согласно закону Кирхгофа.

Определение EMF

Подача энергии от источника к каждому кулону заряда называется ЭДС.Другими словами, это подача энергии некоторым активным источником, таким как аккумулятор, для единичного кулоновского заряда. ЭДС означает электродвижущую силу. Он измеряется в вольтах и ​​обозначается символом ε.

Электродвижущая сила вышеуказанной цепи представлена ​​формулой где, r — внутреннее сопротивление цепи.
R — Внешний резистан цепи.
Е — электродвижущая сила.
I — ток

Ключевые различия между ЭДС и напряжением

  1. ЭДС — это мера подачи энергии на каждый кулон заряда, тогда как напряжение — это энергия, используемая одним кулоном заряда для перемещения из одной точки в другую.
  2. ЭДС представлена ​​буквой ε, тогда как символическое представление напряжения — V.
  3. ЭДС измеряется между конечной точкой источника, когда через него не течет ток, а напряжение измеряется между любыми двумя точками замкнутой цепи.
  4. ЭДС создается электрохимическим элементом, динамо-машиной, фотодиодами и т. Д., А напряжение создается электрическим и магнитным полями.

Вольт — это единица СИ как для ЭДС, так и для напряжения.

Электромагнитные поля и рак — Национальный институт рака

  • Международное агентство по изучению рака. Неионизирующее излучение, Часть 2: Радиочастотные электромагнитные поля. Лион, Франция: МАИР; 2013. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 102.

  • Альбом А., Грин А., Хейфец Л. и др. Эпидемиология воздействия радиочастотного излучения на здоровье. Перспективы гигиены окружающей среды 2004; 112 (17): 1741–1754.

    [Аннотация PubMed]
  • Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения. Рекомендации по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических и магнитных полей (от 1 Гц до 100 кГц). Здоровье и физика 2010; 99 (6): 818-36. DOI: 10.1097 / HP.0b013e3181f06c86.

  • Schüz J, Манн С.Обсуждение показателей потенциального воздействия для использования в эпидемиологических исследованиях воздействия на человека радиоволн от базовых станций мобильных телефонов. Журнал анализа воздействия и эпидемиологии окружающей среды 2000; 10 (6 Пт 1): 600-5.

    [Аннотация PubMed]
  • Виль Дж. Ф., Клерк С., Баррера С. и др. Воздействие радиочастотных полей базовых станций мобильных телефонов и радиопередатчиков в жилых помещениях: обследование населения с использованием персонального счетчика. Медицина труда и окружающей среды 2009; 66 (8): 550-6.

    [Аннотация PubMed]
  • Фостер KR, Moulder JE. Wi-Fi и здоровье: обзор текущего состояния исследований. Health Physics 2013; 105 (6): 561-75.

    [Аннотация PubMed]
  • АГНИР. 2012. Воздействие радиочастотных электромагнитных полей на здоровье. Отчет Независимой консультативной группы по неионизирующему излучению.В документах Агентства по охране здоровья R, химические и экологические опасности. RCE 20, Агентство по охране здоровья, Великобритания (ред.).

  • Фостер К.Р., Телль РА. Воздействие радиочастотной энергии от интеллектуального счетчика Trilliant. Health Physics 2013; 105 (2): 177-86.

    [Аннотация PubMed]
  • Lagroye I, Percherancier Y, Juutilainen J, De Gannes FP, Veyret B.Магнитные поля СНЧ: исследования на животных, механизмы действия. Прогресс в биофизике и молекулярной биологии 2011; 107 (3): 369-373.

    [Аннотация PubMed]
  • Бурман Г.А., Маккормик Д.Л., Финдли Дж.С. и др. Оценка хронической токсичности / онкогенности магнитных полей 60 Гц (промышленной частоты) у крыс F344 / N. Токсикологическая патология 1999; 27 (3): 267-78.

    [Аннотация PubMed]
  • Маккормик Д.Л., Бурман Г.А., Финдли Дж.С. и др.Оценка хронической токсичности / онкогенности магнитных полей 60 Гц (промышленной частоты) у мышей B6C3F1. Токсикологическая патология 1999; 2 7 (3): 279-85.

    [Аннотация PubMed]
  • Всемирная организация здравоохранения, Международное агентство по изучению рака. Неионизирующее излучение, Часть 1: Статические и крайне низкочастотные (СНЧ) электрические и магнитные поля. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека 2002; 80: 1-395.

  • Ahlbom IC, Cardis E, Green A, et al. Обзор эпидемиологической литературы по ЭМП и здоровью. Перспективы гигиены окружающей среды 2001; 109 Приложение 6: 911-933.

    [Аннотация PubMed]
  • Schüz J. Воздействие чрезвычайно низкочастотных магнитных полей и риск рака у детей: обновление эпидемиологических данных. Прогресс в биофизике и молекулярной биологии 2011; 107 (3): 339-342.

    [Аннотация PubMed]
  • Вертхаймер Н., Липер Э. Конфигурации электропроводки и детский рак. Американский журнал эпидемиологии 1979; 109 (3): 273-284.

    [Аннотация PubMed]
  • Кляйнерман Р.А., Кауне В.Т., Хэтч Е.Е. и др. Подвержены ли дети, живущие вблизи высоковольтных линий электропередач, повышенному риску острого лимфобластного лейкоза? Американский журнал эпидемиологии 2000; 151 (5): 512-515.

    [Аннотация PubMed]
  • Кролл М.Э., Суонсон Дж., Винсент Т.Дж., Дрейпер Дж. Детский рак и магнитные поля от высоковольтных линий электропередачи в Англии и Уэльсе: исследование случай – контроль. Британский журнал рака 2010; 103 (7): 1122-1127.

    [Аннотация PubMed]
  • Wünsch-Filho V, Pelissari DM, Barbieri FE, et al. Воздействие магнитных полей и острый лимфолейкоз у детей в Сан-Паулу, Бразилия. Эпидемиология рака 2011; 35 (6): 534-539.

    [Аннотация PubMed]
  • Sermage-Faure C, Demoury C, Rudant J, et al. Детский лейкоз вблизи высоковольтных линий электропередачи — исследование Geocap, 2002-2007 гг. Британский журнал рака 2013; 108 (9): 1899-1906.

    [Аннотация PubMed]
  • Кабуто М., Нитта Х., Ямамото С. и др. Детская лейкемия и магнитные поля в Японии: исследование случай-контроль детской лейкемии и магнитных полей промышленной частоты в Японии. Международный журнал рака 2006; 119 (3): 643-650.

    [Аннотация PubMed]
  • Linet MS, Hatch EE, Kleinerman RA и др. Воздействие магнитных полей в жилых помещениях и острый лимфобластный лейкоз у детей. Медицинский журнал Новой Англии 1997; 337 (1): 1-7.

    [Аннотация PubMed]
  • Хейфец Л., Альбом А., Креспи С.М. и др. Объединенный анализ крайне низкочастотных магнитных полей и опухолей головного мозга у детей. Американский журнал эпидемиологии 2010; 172 (7): 752-761.

    [Аннотация PubMed]
  • Mezei G, Gadallah M, Kheifets L. Воздействие магнитного поля в жилых помещениях и рак мозга у детей: метаанализ. Эпидемиология 2008; 19 (3): 424-430.

    [Аннотация PubMed]
  • Does M, Scélo G, Metayer C и др. Воздействие электрических контактных токов и риск лейкемии у детей. Радиационные исследования 2011; 175 (3): 390-396.

    [Аннотация PubMed]
  • Ahlbom A, Day N, Feychting M и др. Объединенный анализ магнитных полей и детской лейкемии. Британский журнал рака 2000; 83 (5): 692-698.

    [Аннотация PubMed]
  • Greenland S, Sheppard AR, Kaune WT, Poole C, Kelsh MA. Объединенный анализ магнитных полей, проводных кодов и детской лейкемии.Группа изучения детской лейкемии-ЭМП. Epidemiology 2000; 11 (6): 624-634.

    [Аннотация PubMed]
  • Хейфец Л., Альбом А., Креспи С.М. и др. Объединенный анализ недавних исследований магнитных полей и детской лейкемии. Британский журнал рака 2010; 103 (7): 1128-1135.

    [Аннотация PubMed]
  • Hatch EE, Linet MS, Kleinerman RA и др. Связь между острым лимфобластным лейкозом у детей и использованием электроприборов во время беременности и детства. Epidemiology 1998; 9 (3): 234-245.

    [Аннотация PubMed]
  • Финдли Р.П., Димбилов П.Дж. SAR в воксельном фантоме ребенка от воздействия беспроводных компьютерных сетей (Wi-Fi). Физика в медицине и биологии 2010; 55 (15): N405-11.

    [Аннотация PubMed]
  • Пейман А., Халид М., Кальдерон С. и др. Оценка воздействия электромагнитных полей от беспроводных компьютерных сетей (Wi-Fi) в школах; результаты лабораторных измерений. Health Physics 2011; 100 (6): 594-612.

    [Аннотация PubMed]
  • Общественное здравоохранение Англии. Беспроводные сети (wi-fi): радиоволны и здоровье. Руководство. Опубликовано 1 ноября 2013 г. Доступно по адресу https://www.gov.uk/government/publications/wireless-networks-wi-fi-radio-waves-and-health/wi-fi-radio-waves-and-health. (по состоянию на 4 марта 2016 г.)

  • Ха М., Им Х, Ли М. и др.Воздействие радиочастотного излучения от AM-радиопередатчиков и детская лейкемия и рак мозга. Американский журнал эпидемиологии 2007; 166 (3): 270-9.

    [Аннотация PubMed]
  • Merzenich H, Schmiedel S, Bennack S, et al. Детский лейкоз в связи с воздействием радиочастотных электромагнитных полей в непосредственной близости от передатчиков теле- и радиовещания. Американский журнал эпидемиологии 2008; 168 (10): 1169-78.

    [Аннотация PubMed]
  • Эллиотт П., Толедано М.Б., Беннетт Дж. И др.Базовые станции мобильной связи и онкологические заболевания в раннем детстве: исследование случай-контроль. Британский медицинский журнал 2010; 340: c3077. DOI: 10.1136 / bmj.c3077.

    [Аннотация PubMed]
  • Infante-Rivard C, Deadman J.E. Профессиональное воздействие на мать магнитных полей крайне низкой частоты во время беременности и детской лейкемии. Epidemiology 2003; 14 (4): 437-441.

    [Аннотация PubMed]
  • Hug K, Grize L, Seidler A, Kaatsch P, Schüz J.Воздействие на родителей чрезвычайно низкочастотных магнитных полей на производстве и детский рак: исследование случай-контроль в Германии. Американский журнал эпидемиологии 2010; 171 (1): 27-35.

    [Аннотация PubMed]
  • Свендсен А.Л., Вайкопф Т., Каач П., Шуз Дж. Воздействие магнитных полей и выживаемость после диагностики детской лейкемии: когортное исследование в Германии. Эпидемиология, биомаркеры и профилактика рака 2007; 16 (6): 1167-1171.

    [Аннотация PubMed]
  • Foliart DE, Pollock BH, Mezei G, et al. Воздействие магнитного поля и долгосрочное выживание среди детей с лейкемией. Британский журнал рака 2006; 94 (1): 161-164.

    [Аннотация PubMed]
  • Foliart DE, Mezei G, Iriye R, et al. Воздействие магнитного поля и прогностические факторы при лейкемии у детей. Bioelectromagnetics 2007; 28 (1): 69-71.

    [Аннотация PubMed]
  • Schüz J, Grell K, Kinsey S, et al. Чрезвычайно низкочастотные магнитные поля и выживаемость после острого лимфобластного лейкоза у детей: международное последующее исследование. Журнал рака крови 2012; 2: e98.

    [Аннотация PubMed]
  • Schoenfeld ER, O’Leary ES, Henderson K, et al. Электромагнитные поля и рак груди на Лонг-Айленде: исследование случай – контроль. Американский журнал эпидемиологии 2003; 158 (1): 47-58.

    [Аннотация PubMed]
  • London SJ, Pogoda JM, Hwang KL, et al. Воздействие магнитного поля в жилых помещениях и риск рака груди: вложенное исследование случай-контроль, проведенное в многоэтнической когорте в округе Лос-Анджелес, Калифорния. Американский журнал эпидемиологии 2003; 158 (10): 969-980.

    [Аннотация PubMed]
  • Дэвис С., Мирик Д.К., Стивенс Р.Г.Магнитные поля в жилых помещениях и риск рака груди. Американский журнал эпидемиологии 2002; 155 (5): 446-454.

    [Аннотация PubMed]
  • Kabat GC, O’Leary ES, Schoenfeld ER, et al. Использование электрических одеял и рак груди на Лонг-Айленде. Epidemiology 2003; 14 (5): 514-520.

    [Аннотация PubMed]
  • Клюкиене Дж, Тайнс Т., Андерсен А. Воздействие магнитных полей частотой 50 Гц и рак груди у женщин в жилых помещениях и на производстве: популяционное исследование. Американский журнал эпидемиологии 2004; 159 (9): 852-861.

    [Аннотация PubMed]
  • Тайнес Т., Хальдорсен Т. Бытовое и профессиональное воздействие магнитных полей с частотой 50 Гц и гематологические раковые заболевания в Норвегии. Причины рака и борьба с ними 2003; 14 (8): 715-720.

    [Аннотация PubMed]
  • Лабреш Ф., Голдберг М.С., Валуа М.Ф. и др. Профессиональное воздействие магнитных полей крайне низкой частоты и рак груди в постменопаузе. Американский журнал промышленной медицины 2003; 44 (6): 643-652.

    [Аннотация PubMed]
  • Willett EV, McKinney PA, Fear NT, Cartwright RA, Roman E. Профессиональное воздействие электромагнитных полей и острый лейкоз: анализ исследования случай-контроль. Медицина труда и окружающей среды 2003; 60 (8): 577-583.

    [Аннотация PubMed]
  • Coble JB, Dosemeci M, Stewart PA и др.Профессиональное воздействие магнитных полей и риск опухолей головного мозга. Нейроонкология 2009; 11 (3): 242-249.

    [Аннотация PubMed]
  • Li W, Ray RM, Thomas DB и др. Профессиональное воздействие магнитных полей и рака груди среди текстильных женщин в Шанхае, Китай. Американский журнал эпидемиологии 2013; 178 (7): 1038-1045.

    [Аннотация PubMed]
  • Groves FD, Page WF, Gridley G и др.Рак у техников корейского военно-морского флота: исследование смертности через 40 лет. Американский журнал эпидемиологии 2002; 155 (9): 810-8.

    [Аннотация PubMed]
  • Грейсон Дж. Радиационное воздействие, социально-экономический статус и риск опухолей головного мозга в ВВС США: вложенное исследование случай-контроль. Американский журнал эпидемиологии 1996; 143 (5): 480-486.

    [Аннотация PubMed]
  • Thomas TL, Stolley PD, Stemhagen A, et al.Риск смертности от опухоли головного мозга среди мужчин, работающих в области электрики и электроники: исследование случай-контроль. Журнал Национального института рака. 1987; 79 (2): 233-238.

    [Аннотация PubMed]
  • Армстронг Б., Терио Г., Генель П. и др. Связь между воздействием импульсных электромагнитных полей и раком у электриков в Квебеке, Канаде и Франции. Американский журнал эпидемиологии 1994; 140 (9): 805-820.

    [Аннотация PubMed]
  • Морган Р.В., Келш М.А., Чжао К. и др.Радиочастотное облучение и смертность от рака головного мозга и лимфатической / кроветворной систем. Эпидемиология 2000: 11 (12): 118-127.

    [Аннотация PubMed]
  • Гао Х., Аресу М., Верно А.С. и др. Использование радио в личных целях и риск рака среди 48 518 британских полицейских и сотрудников из исследования Airwave Health Monitoring Study. Британский журнал рака 2018; Впервые опубликовано онлайн: 26 декабря 2018 г.

    [Аннотация PubMed]
  • SCENIHR.2015. Научный комитет по возникающим и недавно выявленным рискам для здоровья: потенциальные последствия воздействия электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье: http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/emerging/docs/scenihr_o_041.pdf, по состоянию на 15 августа, 2015.

  • ЭМП в доме — InterNACHI®

    Могут ли электрические и магнитные поля (ЭМП), которым обычно подвергаются люди, оказывать воздействие на здоровье? Каковы источники ЭМП и когда они опасны?

    «Электромагнитное поле» — это широкий термин, который включает электрические поля, создаваемые движущимися заряженными частицами, и излучаемые поля, такие как телевизоры, радио, фены и микроволновые печи.Электрические поля измеряются в вольтах на метр или В / м. Магнитные поля измеряются в миллигауссах или мГс. Поле всегда наиболее сильное возле источника и уменьшается по мере удаления от источника. Эти энергии обладают способностью влиять на частицы на больших расстояниях. Например, излучение радиовышки воздействует на атомы в удаленной радиоантенне, позволяя ей улавливать сигнал. Несмотря на многие замечательные удобства электрических технологий, влияние ЭМП на биологические ткани остается наиболее спорным аспектом проблемы ЭМП, и практически все ученые согласны с тем, что необходимы дополнительные исследования для определения безопасных или опасных уровней.

    Исследования, проводимые с середины 1970-х годов, предоставили обширную информацию о биологических реакциях на электрические и магнитные поля промышленной частоты. Программа исследований электрических и магнитных полей (ЭМП) и распространения общественной информации (RAPID) была призвана определить, представляют ли электрические и магнитные поля, связанные с генерацией, передачей и использованием электроэнергии, риск для здоровья человека. Тот факт, что 20-летние исследования не дали ответа на этот вопрос, является четким доказательством того, что воздействие ЭМП на здоровье неочевидно и что отношения риска, если риск идентифицирован, непросты.Поскольку эпидемиологические исследования вызвали опасения относительно связи между определенными серьезными последствиями для здоровья человека и воздействием электрических и магнитных полей, программа принимает гипотезу о том, что воздействие электрических или магнитных полей при определенных условиях может привести к неприемлемому риску для здоровья человека. Программа направлена ​​не только на проверку (насколько это возможно в установленные законом сроки) эту гипотезу об уже выявленных серьезных последствиях для здоровья, но и на выявление, насколько это возможно, особых условий, которые приводят к повышенному риску, и рекомендовать меры по управлению рисками.

    Электромагнитная гиперчувствительность (ЭС) — это физиологическое заболевание, для которого характерны симптомы, непосредственно вызванные воздействием электромагнитных полей. Он вызывает симптомы неврологического и аллергического характера. Симптомы могут включать, помимо прочего, головную боль, раздражение глаз, головокружение, тошноту, кожную сыпь, отек лица, слабость, усталость, боль в суставах и / или мышцах, жужжание / звон в ушах, онемение кожи, давление в животе и т. Д. боль, затрудненное дыхание и нерегулярное сердцебиение.Эти пострадавшие люди могут испытывать внезапное появление симптомов после воздействия нового электромагнитного поля, такого как поля, связанные с новым компьютером или с новыми флуоресцентными лампами, или с новым домом или рабочей средой. Сообщалось также о возникновении ЭС после химического воздействия. В настоящее время предпринимаются согласованные усилия по предоставлению научно обоснованных исследований, на которых можно принимать решения о воздействии ЭМП, и результаты ожидаются в ближайшие несколько лет. Между тем, некоторые органы рекомендуют предпринять простые меры предосторожности, например следующие:

    • Увеличьте расстояние между вами и источником ЭМП — сядьте на расстоянии вытянутой руки от вашего компьютерного терминала.

    • Избегайте ненужной близости к источникам с высоким ЭМП — не позволяйте детям играть прямо под линиями электропередач или на силовых трансформаторах для подземных линий.

    • Сократите время, проводимое в поле — выключайте монитор компьютера и другие электроприборы, когда вы ими не пользуетесь.

    Управление оценки технологий Конгресса США рекомендует политику «разумного избегания» в отношении ЭМП.«Осмотрительное избегание» означает измерение полей, определение источников и действия по снижению воздействия.

    1. Обнаруживайте ЭМП в вашем доме и на работе. Хорошо знать, где в вашем повседневном мире находятся источники ЭМП и насколько сильны эти источники. Есть ли в стене за кроватью проводка, о которой вы даже не подозреваете? Испаритель излучает сильные поля в детской комнате? Сколько ЭМП вы и ваша семья получаете от линий электропередач на улице? Даже фены излучают ЭМП.У домашних инспекторов часто есть измерители для измерения ЭМП, или их можно купить и поделиться с друзьями.
    2. Уменьшите воздействие обнаруженных вами ЭМП. Определите, как далеко вы должны держаться подальше от источников ЭМП в вашем доме и на работе, чтобы достичь уровня воздействия менее 2,5 мГ — микроволновая печь, будильник, компьютер и т. Д. Переставьте мебель (особенно кровати, столы и диваны, где вы проводите больше всего времени) подальше от обогревателей, проводки, люминесцентных ламп, электрических дверных звонков и других «горячих точек» ЭМП.«По возможности замените электрические приборы на неэлектрические. Поручите электрику исправить неисправную проводку с высоким ЭДС и помочь вам устранить опасные паразитные токи заземления. При необходимости проконсультируйтесь с инспектором по ЭМП на сайте www.InspectorSEEK.com.
    3. Защитите себя. Используйте экранирующие устройства на экране компьютера и сотового телефона. Добавьте экранирование к домашней электропроводке, монтажной коробке и трансформаторам.

    Магнитные поля не блокируются большинством материалов.Магнитные поля, встречающиеся в домах, сильно различаются. Магнитные поля быстро ослабевают по мере удаления от источника.

    • Электрические поля в доме в среднем составляют от 0 до 10 вольт на метр. Они могут быть в сотни, тысячи или даже в миллионы раз слабее, чем те, которые встречаются на открытом воздухе возле линий электропередач.
    • Электрические поля непосредственно под линиями электропередачи могут варьироваться от нескольких вольт на метр для некоторых воздушных распределительных линий до нескольких тысяч вольт на метр для линий электропередачи сверхвысокого напряжения.
    • Электрические поля от линий электропередач быстро ослабевают с расстоянием и могут быть значительно уменьшены стенами и крышами зданий.


    Электрические и магнитные поля от линий электропередачи

    Факты о радиации

    • Научные исследования четко не показали, увеличивает ли воздействие ЭМП риск рака.

    Электрические и магнитные поля, также известные как электромагнитные поля (ЭМП), состоят из волн электрической и магнитной энергии, движущихся вместе.Эти энергетические поля окружают нас все время. Научные исследования четко не показали, увеличивает ли воздействие ЭМП риск рака. Несколько исследований связали ЭМП и воздействие на здоровье, но повторить их не удалось. Это означает, что они неубедительны. Ученые продолжают исследования по этому поводу.

    На этой странице:


    Об электрических и магнитных полях от линий электропередач

    Электромагнитное излучение (ЭМИ)

    Это изображение травяного поля с окружающими деревьями; в центре изображения — линии электропередач и их опоры.

    Электромагнитное излучение (ЭМИ) состоит из волн электрической и магнитной энергии, движущихся вместе в пространстве. Примером электромагнитного излучения является видимый свет. Электромагнитное излучение может находиться в диапазоне от низкой до высокой частоты, которая измеряется в герцах, и может варьироваться от низкой до высокой энергии, которая измеряется в электрон-вольтах. Длина волны, еще один термин, связанный с электромагнитным излучением, — это расстояние от пика одной волны до другой.

    Существует два основных вида электромагнитного излучения: ионизирующее излучение и неионизирующее излучение.Ионизирующее излучение достаточно мощно, чтобы сбить электроны с орбиты вокруг атома. Этот процесс называется ионизацией и может повредить клетки организма. Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы в молекуле и заставлять их вибрировать, что приводит к нагреванию атома, но недостаточно для удаления электронов из атомов.

    Электромагнитные поля (ЭМП)


    Электромагнитные поля, связанные с электричеством, представляют собой тип низкочастотного неионизирующего излучения, и они могут исходить как от естественных, так и искусственных источников.Например, молния во время грозы создает электромагнитное излучение, потому что она создает ток между небом и землей. Этот ток окружает электромагнитное поле. Одним из примеров является магнитное поле Земли. Мы всегда находимся в магнитном поле Земли, которое генерируется ядром Земли. Это магнитное поле заставляет работать компасы, а также используется голубями и рыбами для навигации. На изображении ниже показан диапазон частот для различных форм электромагнитного излучения, присутствующих в электромагнитном спектре.


    Волны от линий электропередач и электрических устройств имеют гораздо более низкую частоту, чем другие типы ЭМИ, такие как микроволны, радиоволны или гамма-лучи. Однако низкочастотная волна не обязательно означает низкую энергию; зарядный кабель для телефона создает низкочастотное электромагнитное поле с низкой энергией, в то время как линия электропередачи высокого напряжения может создавать электромагнитное поле с гораздо большей энергией, которое по-прежнему имеет низкую частоту.

    ЭМИ, связанное с линиями электропередач, представляет собой тип низкочастотного неионизирующего излучения.Электрические поля создаются электрическими зарядами, а магнитные поля создаются потоком электрического тока через провода или электрические устройства. Из-за этого низкочастотное ЭМИ обнаруживается в непосредственной близости от источников электричества, таких как линии электропередач. Когда ток проходит по линии электропередачи, он создает магнитное поле, называемое электромагнитным полем. Сила ЭДС пропорциональна количеству электрического тока, проходящего через линию электропередачи, и уменьшается по мере удаления от вас.Из-за этого свойства воздействие электромагнитного поля, которое вы получаете от линии электропередачи, уменьшается с расстоянием.

    Что вы можете сделать

    Если вас беспокоит возможный риск для здоровья от электрических и магнитных полей, вы можете:

    • Увеличить расстояние между вами и источником. Чем больше расстояние между вами и источником ЭДС, тем меньше ваша экспозиция.
    • Ограничьте время, проводимое рядом с источником. Чем меньше времени вы проводите рядом с ЭМП, тем меньше ваша экспозиция.
    .

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.