лабораторная работа №1 изучение характеристик электростатического поля 1 вариант. Лаб 1. Лабораторная работа 1 По дисциплине Основы теории цепей Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях

• Название: Лабораторная работа 1 По дисциплине Основы теории цепей Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях
• Анкор: лабораторная работа №1 изучение характеристик электростатического поля 1 вариант
• Дата: 17.02.2022
• Размер: 407.64 Kb.
• Имя файла: Лаб 1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #365519

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

 

 

 

 

 
Лабораторная работа №1
По дисциплине: Основы теории цепей

Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях

 

 

 


Выполнил: Кашлев Виталий Игоревич

Группа: ЗБТ-12

Вариант:1

 

Проверил: Журавлева Ольга Борисовна

Новосибирск 2022г.

Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях

1. 
   Цель работы:
   

Изучение, исследование и проверка законов Ома и Кирхгофа в разветвленной электрической цепи, содержащей источник и резистивные элементы.

2. 
   Подготовка к выполнению работы:
   

При подготовке к работе необходимо изучить: законы Ома для пассивного участка цепи, участка цепи с активными (источники) и пассивными (нагрузки) элементами, замкнутого контура; первый закон Кирхгофа – для узла цепи; второй закон Кирхгофа – для замкнутого контура цепи (глава 1 электронного учебника).

3. 
   Теоретическое исследование
   
   1. 
      На рис. 1. приведена схема для исследования, в которой в качестве примера подключены два вольтметра - для измерения напряжения на сопротивлениях R1и R4. Обозначим в схеме все токи в ветвях и их направления (в схеме с одним источником направления токов в ветвях определяются направлением источника).
      

II

I

А


Рисунок 1. Схема для исследования

2. 
   Исходные данные:
   

Значение э.д.с. источника Е₁=10 В.

Значения сопротивлений резисторов:

R₁ =100 + 1 * 10 = 120(Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля, в моем случае Вариант № 1);

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=100 Ом.

3. 
   Рассчитаем показания всех измерительных приборов – вольтметров и амперметров, используя для расчета закон Ома (метод свертывания).
   

, (1)

, (2)

Подставив значения в формулу 2 получим:

.

Расчитаем эквивалентное сопротвление цепи, используя формулу 1:

.

Определим значение тока I₁,

.

Определим падение напряжения на резисторе R₁,

.

По второму закону Кирхгофа найдем значение тока I₂,

;

.

Определим падение напряжения на резисторе R₂,

.

По первому закону Кирхгофа найдем значение тока I₃,

.

Определим падение напряжения на резисторе R₃,

.

Определим падение напряжения на резисторе R₄,

.

.

По первому закону Кирхгофа найдем значение тока I₅,

.

Определим падение напряжения на резисторх R₅ и R₆,

,

.

Все значения токов и падений напряжений на резисторах определены.

По полученным результатам проверим выполнение второго закона Кирхгофа (ЗНК) для контуров электрической цепи.

Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.

Для замкнутого контура I (рис. 1):



– закон Кирхгофа выполняется.

Для замкнутого контура II (рис. 1):



– закон Кирхгофа выполняется.

4. 
   Соберем схему до конца, подключив к ней недостающие измерительные приборы и проведем измерения.
   

Результат представлен на рис. 2, показания приборов показаны в таблицах 1.1 и 1.2.


Рис. 2. Исследованная схема

Таблица 1.1. Показания вольтметров

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	10	6,4	3,6	2,2	1,4	0,725	0,725

Таблица 1.2. Показания амперметров

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	57,97	36,23	21,74	14,49	7,26	7,26

Результаты измерений совпадают с полученными расчетными данными.

5. 
   Используя закон Ома и данные расчетов U и I, определим значения резисторов в схеме. Сравним с заданными значениями.
   

,

,

,

,

,

.

В результате расчетные данные совпадают с исходными – закон Ома выполняется.

5. 
   Убедимся, что токи и напряжения в схеме линейно зависят от значения э. д. с. Е₁. Для этого уменьшим Е₁ в два раза (рис. 3), полученные результаты представим в таблицах 1.3 и 1.4.
   

Таблица 1.3. Показания вольтметров

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	5	3,2	1,8	1,1	0,725	0,362	0,362

Рисунок 3.

Таблица 1.4. Показания амперметров

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	28,99	18,12	10,87	7,246	3,623	3,623

В результате измерений значения токов и напряжений уменьшились в 2 раза, что в свою очередь доказывает прямолинейную зависимость их значения от величины напряжения источника э.д.с.

5. 
   Убедимся, что все токи и напряжения в схеме зависят от величины каждого резистора схемы. Для этого восстановим прежнее значение E₁, уменьшим сопротивление резистора R₁ в два раза (рис. 4), полученные результаты представим в таблицах 1.5 и 1.6.
   
6. 
   Таблица 1.5. Показания вольтметров
   

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	10	4,7	5,3	3,2	2,1	1,1	1,1

Таблица 1.6. Показания амперметров

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	85,11	53,19	31,91	21,28	10,64	10,64

Рисунок 4.
В результате последнего исследования схемы получили значения токов и напряжений, отличные от полученных в результате измерений в п.3.4, объясняется это тем, что падение напряжения на резисторе зависит от величины его значения, сопротивления резистора, вследствие чего изменяется значение тока, протекающего по цепи.
Вывод: выполнив лабораторную работу мы изучили и наглядно проверили выполнение законов Ома и Кирхгофа в разветвленной электрической цепи, содержащей источник э.д.с. и резистивные элементы.

Выяснили, что при последовательном соединении элементов, согласно ЗТК, через них протекает один и тот же ток. Согласно ЗНК напряжение, приложенное ко всей цепи:

При параллельном соединении элементов: согласно ЗНК к ним будет приложено одно и тоже напряжение, согласно ЗТК для тока: