Сопротивлениях, соединенныхпоследовательно и параллельно
 Скачать 63.86 Kb.
|
|
Работа Измерение силы тока и напряжения на сопротивлениях, соединенных последовательно и параллельно Решаемые задачи Определение общего сопротивление резисторов, соединенных параллельно Определение общего сопротивление резисторов, соединенных последовательно Проверка правил сложения токов и напряжений в разветвлённых цепях. Правила Кирхгофа имеют фундаментальное значение для расчета отдельных токов и напряжений в разветвленных электрических цепях: Первое правило Кирхгофа (правило токов относится к узлам электрической цепи. Узлом называется точка в которой сходится не менее трёх проводников. Оно гласит алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю При этом токи входящие в узел берутся с положительным знакома вытекающие из него – – сотри- цательным. Второе правило Кирхгофа (правило напряжений относится к любому выделенному в разветвлённой цепи замкнутому контуру алгебраическая сумма произведений сил токов вот- дельных участках произвольного замкнутого контура на их сопротивление равна алгебраической сумме э.д.с. , действующих в этом контуре При этом следует соблюдать два правила знаков. Токи, направления которых совпадают с направлением обхода, должны считаться положительными, а те, которые идут в противоположном направлении, должны считаться отрицательными. Если при выбранном направлении обхода контура источник питания проходится от минуса к плюсу, то соответствующее значение э.д.с. берётся со знаком плюса если от плюса к минусу, то со знаком минус. В этой работе проверяется выполнение правил Кирхгофа в электрических цепях с резисторами, соединенными параллельно или последова- тельно. При параллельном соединении резисторов, R 2 , … падение напряжения U одинаково на РАБОТА всех резисторах. Согласному правилу Кирхгофа, сумма разветвленных токов I 1 , I 2 , … I n , равна полному току I через резисторы Это приводит к следующему выражению для общего сопротивления R: 1 R = I 1 + I 2 + ⋯ + I n U = 1 R 1 + 1 R 1 + ⋯ + 1 R n . (При последовательном соединении резисторов сила тока I одинакова в каждой точке электрической цепи. В соответствии с законом для напряжений сумма отдельных напряжений на резисторах такая же, как напряжение подключенных источников питания = U 1 + U 2 + ⋯ + Это приводит к следующему выражению для суммарного сопротивления R: R = U I = U 1 + U 2 + ⋯ + U n I = R 1 + R 2 + ⋯ + Первоначально эксперимент выполняется при параллельном соединении различных резисторов, после чего измеряется суммарный токи разветвленные токи, связанные с резисторами. Общее сопротивление получается из измеренных значений и сравнивается с теоретическим значением из уравнения (После этого суммарный токи отдельные напряжения измеряются при последовательном соединении резисторов. Общее сопротивление снова вычисляется из измеренных значений и сравнивается с теоретическим значением из уравнения (4). Оборудование Растровая панель с разъемами DIN A4 1 шт. 57674 Резистор 220 Ом, 2 Вт шт. 57736 Резистор 330 Ом, 2 Вт шт. 57738 Резистор 470 Ом, 1,4 Вт шт. 57740 Резистор 1 кОм, 2 Вт шт. 57744 Резистор 5,6 кОм, 2 Вт шт. 57753 Резистор 10 кОм, 0,5 Вт шт. 57756 Резистор 100 кОм, 0,5 Вт шт. 57768 Набор из 10 соединительных перемычек шт. 50148 Источник питания постоянного тока 0 ± 15 В шт. 52145 Мультиметр LDanalog 10 2 шт. 531120 Пара кабелей 50 см, красный/синий 3 шт. 50145 Порядок выполнения работы Перед началом работы ознакомьтесь с принципами работы универсального измерительного прибора LD analog Электрическая цепь с параллельным соединением резисторов Соберите электрическую цепь согласно рис. 1, но без включения в сеть источника питания. Конкретные параметры сопротивлений рекомендует преподаватель, но можно первоначально использовать сопротивления R 1 = 220 Ом, R 2 = 330 Ом и R 3 = 470 Ом Используя простейшие формулы для расчета полного сопротивления цепи при выбранных значениях сопротивлений, оцените предполагаемые значения токов и установите пределы измерения на амперметрах с запасом РАБОТА 313 3 A A A A Рис.1. Принципиальная схема параллельного соединения резисторов Подключение источника питания постоянного тока осуществляется после проверки цепи преподавателем или инженером. Установите выходное напряжение U = 10 В Снимите показания амперметра и запишите полную силу тока I = экс Измерьте и запишите отдельные токи I 1 , ив разветвлённой цепи с резисторами и R 3 . Рассчитайте экспериментальное значение суммарного тока I 1 + I 2 + I 3 = I • Результаты запишите в таблицу номер разв. цепи, кОм, мА I i , В 2 3 • Сравните I = экс и I • Используя правила Кирхгофа рассчитайте токи в разветвлённых цепях т, т и та также полный ток т Сравните экспериментальные I 1 , и и теоретические значения токов т, т и I 3т , убедитесь в справедливости правил Кирхгофа если проявились заметные расхождения в экспериментальных и теоретических значениях, то постарайтесь их объяснить Повторите экспериментальную часть и расчёты для других значений сопротивлений. Электрическая цепь с последовательным соединением резисторов A V V V Рис.2. Принципиальная схема последовательного соединения резисторов РАБОТА 313 4 • Соберите электрическую цепь согласно рис. 2, при этом выбор сопротивлений рекомендует преподаватель. Подключение источника питания постоянного тока в цепь осуществляется только после проверки цепи преподавателем или инженером. (Можно первоначально использовать сопротивления R 1 = 220 Ом, R 2 = 330 Ом и R 3 = 470 Ом Включите источник питания постоянного тока Установите выходное напряжение U = 10 В Снимите показания и запишите силу тока I. • Также измерьте и запишите отдельные напряжения U 1 , и на каждом из сопротивлений, и R 3 • Заполните приведённую ниже таблицу номер сопротивл. R i , кОм, В I i , мА 2 3 • Используя правила сложения последовательно соединённых сопротивлений, правила Кирхгофа и закон Ома, рассчитайте теоретические значения падения напряжений U 1т , U 2т и т на каждом из резисторов, а также токи т, т и т на этих сопротивлениях. Сравните теоретические и экспериментальные значения полученных результатов. В случае существенных отклонений в экспериментальных и теоретических значениях, постарайтесь их объяснить Повторите экспериментальную часть для других значений сопротивлений Сделайте выводы с анализом полученных результатов. Вопросы для подготовки. Постоянный электрический ток. Условия возникновения пост постоянного тока. Плотность и сила тока. Сторонние электродвижущие силы. Напряжение, разность потенциалов и э.д.с. Различие между ними. Закон Ома для однородного, неоднородного участка и полной цепи. Сопротивление. Удельное сопротивление. Сопротивление проводника произвольной формы. Линейные электрические цепи. Правила Кирхгофа. Последовательное и параллельное соединение проводников |