Дослідження електричних кіл при послідовному, паралельному та змішаному з’єднанні резисторів. Лабораторна робота №2. Дослідження електричних кіл при послідовному, паралельному та змішаному зєднанні резисторів
 Скачать 134.66 Kb.
|
|
Лабораторна робота № 2 Тема: «Дослідження електричних кіл при послідовному, паралельному та змішаному з’єднанні резисторів» Мета: вивчити закони протікання через послідовно з'єднані провідники і формули опору таких ділянок l Короткий теоретичний опис Провідники в схемах можуть з'єднуватися послідовно (Рис 1.) і паралельно (Рис.2.).  Рис.1. Рис.2 Розглянемо схему послідовного з'єднання провідників, зображену на рис. 1. Напруга на кінцях всьому ланцюгу складається з напруг на кожному провіднику: U = U1 + U2 + U3, (1) Згідно із законом Ома для ділянки кола: U1 = R1I; U2 = R2I; U3 = R3I; U = RI, (2) де R - повний опір ланцюга, I - загальний струм, поточний в ланцюзі. З виразів (1) і (2), отримуємо: RI = R1I + R2I + R3I, звідки повний опір ланцюга послідовно з'єднаних провідників: R = R1+ R2+ R3, (3) При послідовному з'єднанні провідників їх загальний опір дорівнює сумі електричних опорів кожного провідника. Розглянемо тепер схему паралельного з'єднання провідників, зображену на Рис. 2. Через ланцюг тече повний струм I: I = I1 + I2 + I3. (4) Згідно із законом Ома для ділянок ланцюга: U = R1I1; U = R2I2; U = R3I3; U = RI, (5) З виразів (4) і (5), отримуємо: I = U/R = U/R1 + U/R2 + U/R3 звідки: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 (6) При паралельному з'єднанні провідників величина, зворотна опору ланцюга, дорівнює сумі зворотних величин опорів всіх паралельно з'єднаних провідників. Література: Попов В.С. – М.: Энергоатомиздат, 1990, с.56-60 II Порядок виконання роботи 2.1. Зберіть на монтажному столі електричну схему, показану на малюнку:  Виберіть номінали опорів наступними: R1 = 1 кОм; R2 = 2 кОм; R3 = 3 кОм; R4 = 4 кОм; 2.2. Визначте експериментально за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання опорів) опір між точками: a і c; c і d; b і d; a і d. Запишіть ці свідчення (таблиця 1). Таблиця 1 – Вимірювання опорів
2.3. Розрахуйте теоретичні значення опорів між зазначеними точками схеми і порівняйте їх з виміряними.
Які висновки можна зробити з цього досвіду? Загальний опір паралельно включених опорів завжди менше найменшого опору, що входить в дане з'єднання  .Якщо паралельно включено тільки два резистора то їх загальний опір можна визначити за формулою  При послідовному з'єднанні опорів, всі опору підсумовуються Rобщ.=R1+R2+R3+…Rn. 2.4. Виміряйте за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання струму) струми, поточні через кожний опір. Запишіть показання приладу (таблиця 2). Таблиця 2 – Вимірювання струмів
2.5. Перевірте експериментально, що в послідовному ланцюзі струм однаковий через всі опори, а в паралельній ланцюга розділяється так, що сума всіх струмів через паралельно з'єднані елементи, дорівнює повному струму через всю ділянку. I ас = I1 = I2 ; I ас = 0,002546=0,002546 A=2,546 mA I cd = I3 + I4; I cd = 0,001455+0,001091=0,002546 A=2,546 mA I = I ас = I cd = 0,002546 A=0,002546 A 2.6. Виміряйте за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання постійної напруги) напруги на кожному опорі. Запишіть показання приладу (таблиця 3). Таблиця 3 – Вимірювання напруги
2.7. Перевірте експериментально, що в послідовному ланцюзі напругу на всій ділянці дорівнює сумі напруг на кожному елементі, а в паралельній ділянці ланцюга, напруга одна й та ж на кожному елементі. U ас = UR1 + UR2 ; U ас = 2,546+5,091=7,637 B U cd = UR3 = UR4 ; U cd = 4,364=4,364 B U = U аd = U R1 + U R2 + U R3; U = U аd = 2,546+5,091+4,363=12 B III Контрольні питання. 3.1. Чи може опір ділянки двох паралельно з'єднаних провідників бути більше (менше) будь-якого з них? Поясніть відповідь. 3.2. Які закони збереження використовуються для виведення формул опору паралельного і послідовного з'єднання провідників? 3.3. Проаналізуйте аналогію між формулами, що тут приводяться і формулою для розрахунку опору одного провідника через його геометричні параметри:. У чому полягає ця аналогія? 3.1 Загальний опір паралельно з'єднаних провідників менший за найменший опір. 3.2 Для виведення умови послідовного з'єднання використовують закон збереження заряду. Оскільки струм є кількість заряду який минув за одиницю часу, то при протіканні струму ланцюга заряд нічого не винні з'являтися. Отже, струм при послідовному з'єднанні має бути однаковим. Для паралельного з'єднання використовують закон збереження енергії, тобто. пропорційність виділеної енергії кожному провіднику, сумарної витраченої енергії. 3.3 Аналогія наступна: резистори це і є провідники з геометричними розмірами. Подовжуючи провідник, ми цим включаємо додаткові провідники послідовно, у своїй опір збільшується. Електричний опір провідника прямо пропорційно його довжині l і обернено пропорційно площі S поперечного перерізу | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||