Теория электрических цепей Лаб.1 вар 28. Лаб_1. Лабораторная работа 1 Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях По дисциплине Основы теории цепей Выполнил Романченко М. Е

• Название: Лабораторная работа 1 Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях По дисциплине Основы теории цепей Выполнил Романченко М. Е
• Анкор: Теория электрических цепей Лаб.1 вар 28
• Дата: 28.03.2022
• Размер: 1.08 Mb.
• Имя файла: Лаб_1.doc
• Тип: Лабораторная работа; #423474

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(СибГУТИ)


Лабораторная работа №1

Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях

По дисциплине: Основы теории цепей

Выполнил: Романченко М.Е.

Группа: ИСТ-12

Вариант: 28
Проверил: Черных Ю. С.

Новосибирск, 2022 г.

1. 
   Цель работы:
   

Изучение и экспериментальная 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; первый закон Кирхгофа – для узла цепи; второй закон Кирхгофа – для замкнутого контура цепи (глава 1 электронного учебника).

3. 
   Теоретическое исследование
   

Исследовать схему, приведенную на рис. 1.1.

Рисунок 1.1

1. 
   Обозначить в схеме все токи в ветвях и их направления
   

(в схеме с одним источником направления токов в ветвях определяются направлением источника).
3.2. Задать значение э.д.с. источника Е₁=10 В.

Задать значения сопротивлений резисторов:

, где N – номер варианта (последняя цифра пароля);

R₂=R₃=R₄=R₅=R₆=100 Ом.

3.3. Определить (рассчитать) показания всех измерительных

приборов – вольтметров и амперметров, используя для расчета закон Ома (метод свертывания).
В исходной схеме (рис. 1.1) заменим параллельные и эквивалентным сопротивлением (рис. 1.2).

Рисунок 1.2
.
В схеме (рис. 1.2) заменим параллельные и эквивалентным сопротивлением (рис. 1.3).

Рисунок 1.3
.
Определяем ток по закону Ома:
.

Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.2 определяем токи и :
;

.
Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.1 определяем оставшиеся токи и :
;

.
Напряжение на и :
;

.
Показания вольтметров и амперметров:
;

;

.

4. 
   На схеме, в качестве примера, подключены только два вольтметра - для измерения напряжения на сопротивлениях R1и R4 (обратите внимание, что вольтметры подключаются параллельно элементам). Нужно добавить в схему вольтметры для измерения э.д.с. Е1 и напряжений на всех резистивных элементах. Показания (расчетные значения) вольтметров записать в таблицу 1.1.
   

Добавим в схему вольтметры (рис. 1.4).

Рисунок 1.4
Показания вольтметров:
;

;

;

;

.
Таблица 1.1

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	10	7,423	2,577	1,546	1,031	0,515	0,515

По данным исследований проверить выполнение второго закона Кирхгофа (ЗНК) для любого из контуров электрической цепи.

Для контура :
;
.

4. 
   Добавить в схему амперметры (последовательно) (на рисунке 1.1 показано включение амперметра в ветвь с резистором R₂), определить токи в каждой ветви и записать в таблицу 1.2. По результатам исследований (расчетов) проверить выполнение первого закона Кирхгофа (ЗТК) для любого узла схемы.
   

Рисунок 1.5
Показания амперметров:
;

;

;

.
Таблица 1.2

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	41	26	15	10	5	5

По результатам измерений проверим выполнение первого закона Кирхгофа (ЗТК) для любого узла схемы.
;
.

4. 
   Используя закон Ома и данные расчетов U и I, определить значения резисторов в схеме. Сравнить с заданными значениями.
   

;

;

;

;

;

.
Рассчитанные значения сопротивлений совпадают с заданными значениями сопротивлений, с учетом небольшой погрешности.

4. 
   Убедиться, что токи и напряжения в схеме линейно зависят от значения э. д. с. Е₁. Для этого уменьшить Е₁ в два раза, выполнить расчеты, аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.
   

Уменьшаем в два раза: . Повторяем расчет.

Определяем ток по закону Ома:

.
Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.2 определяем токи и :
;

.
Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.1 определяем оставшиеся токи и :
;

.
Напряжения на элементах:
;

;

;

.

;

.
Таблица 1.3

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	5	3,711	1,289	0,773	0,515	0,258	0,258

Таблица 1.4

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	21	13	8	5	3	3

Действительно, при уменьшении источника э.д.с. в два раза, все напряжения и токи в цепи также уменьшились в 2 раза, т.е. линейно зависят от .

4. 
   Убедиться, что все токи и напряжения в схеме зависят от величины каждого резистора схемы. Для этого восстановить прежнее значение E₁, уменьшить сопротивление резистора R₁ в два раза, выполнить расчеты аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.
   

Восстановим прежнее значение , уменьшим

сопротивление резистора в два раза, выполним измерения и расчеты аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполним таблицы 1.5 и 1.6.
Уменьшаем в два раза: . Повторяем расчет.

Определяем ток по закону Ома:

.

Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.2 определяем токи и :
;

.
Напряжение на :
.
В схеме рис. 1.1 определяем оставшиеся токи и :
;

.
Напряжения на элементах:
;

;

;

.

;

.
Таблица 1.5

	Е1	UR1	UR2	UR3	UR4	UR5	UR6
Показания приборов	В	В	В	В	В	В	В
	10	5,902	4,098	2,459	1,639	0,082	0,082

Таблица 1.6

	IR1	IR2	IR3	IR4	IR5	IR6
Показания приборов	мА	мА	мА	мА	мА	мА
	66	41	25	16	8	8

Все напряжения и токи зависят от величины каждого резистора схемы. В данном случае при уменьшении , все токи и напряжения изменились, причем увеличились, кроме напряжения . Оно соответственно при уменьшении сопротивления – уменьшилось.

4. 
   Выводы.
   

Убедились в правильности соблюдением законов Кирхгофа по результатам расчета.

Убедились, что при изменении величины источника э.д.с. токи и напряжения в цепи изменяются линейно.

Также убедились, что при изменении величины любого сопротивления в схеме, все токи и напряжения изменятся.