Методические указания

Электрическая цепь, схема которой изображена на рисунке 2.1, а, как и все резистивные цепи, может быть рассчитана методами анализа цепей постоянного тока. Выходное напряжение делителя определяют из соотношения

= .

Под коэффициентом передачи по напряжению понимают отношение выходного напряжения к входному:

= .

Мощности источника и приемника определяются по формулам

=  I,     = I.

Выходное напряжение делителя с сопротивлением нагрузки R _н
(см. рисунок 2.1, б) может быть определено по формуле

,

где .

В мостовой цепи (см. рисунок 2.1, в) выходное напряжение равно нулю при равновесии моста, т.е. при значениях сопротивлений резисторов, удовлетворяющих условию равновесия R ₁ R _п = . При = 0, R _п = R _пр, следовательно, = .

 

Лабораторная работа №3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Цель работы: экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа в линейных электрических цепях.

Рабочее задание

1 Предварительный расчет

1.1 По заданному сопротивлению резистора  в цепи, схема которой представлена на рисунке 3.1, вычислить ток I _н, падение напряжения U _н на резисторе R _н для нескольких значений R _н и напряжение  на резисторе . Значение сопротивления резистора нагрузки R _н изменяется в пределах от 0 до 1 кОм через 100 Ом, а напряжение источника ЭДС   равно 10 В. Результаты вычислений занести в таблицу 3.2.

1.2 Определить значение токов  цепи, схема которой представлена на рисунке 3.2. Сопротивления резисторов  и напряжение источника ЭДС задаются преподавателем. Результаты вычислений занести в таблицу 3.3.

2 Экспериментальная часть

2.1 Собрать электрическую цепь по схеме рисунка 3.1. Установить сопротивление нагрузки R _н =100 Ом. Изменяя плавно ЭДС источника от 0 до 10 В, снять вольт-амперную характеристику резистора R _н. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

 

	Таблица 3.1     E, В U н, В I н, мА
Рисунок 3.1

 

2.2 Установив в схеме по рисунку 3.1 ЭДС источника равной 10 В и изменяя сопротивление нагрузочного резистора в пределах от 0 до 1 кОм через 100 Ом, измерить ток I _н, напряжение U _н на нагрузочном резисторе R _н и напряжение  на резисторе . Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

R н, Ом	U н, В		I н, мА		UR 1, В		Р н, Вт		Р и, Вт
	расчет	эксперимент	расчет	эксперимент	расчет	эксперимент	расчет	эксперимент	расчет	эксперимент

 

2.3 Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.2. Значения ЭДС и сопротивлений резисторов берутся из 1.2. Измерить токи I ₁, I ₂, I ₃ и результаты измерений занести в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Способы определения величин	E, В	I 1, мА	I 2, мА	I 3, мА
расчет
эксперимент

 

2.4 Собрать электрическую цепь с соответствии со схемой, изображенной на рисунке 3.3, с двумя источниками ЭДС. Установить значения напряжений источников ЭДС по указанию преподавателя. Обратить внимание на направление ЭДС каждого источника. Установить значение сопротивления нагрузки R _н = (100 ‑ 500) Ом.

Измерить напряжение на каждом участке цепи с учетом полярности. Результаты эксперимента занести в таблицу 3.4.

 

 

                  Рисунок 3.2                                             Рисунок 3.3

Таблица 3.4

		, В	, В	, В	. В	, В

 

3 Обработка экспериментальных данных

3.1 По результатам экспериментальных данных таблицы 3.1 построить вольт-амперную характеристику I _н = f (U _н) для сопротивления нагрузки R _н и проанализировать соотношение между током и напряжением. Проверить соответствие этого соотношения закону Ома. Сделать выводы.

3.2 По результатам экспериментальных и расчетных данных табли-цы 3.2 построить графики зависимости U _н = f (I _н). Объяснить уменьшение напряжения U _н при увеличении тока I _н, принимая резистор  за внутреннее сопротивление источника ЭДС. Построить P _н = f (I _н). Сделать выводы.

3.3 Проверить выполнение первого закона Кирхгофа путем сравнения теоретических и практических данных по таблице 3.3 для одного из узлов цепи. Проанализировать экспериментальные данные и сделать выводы.

3.4 По результатам экспериментальных исследований (см. таблицу 3.4) проверить выполнение второго закона Кирхгофа для всех контуров исследуемой цепи, изображенной на рисунке 3.3.

3.5 Построить в выбранном масштабе потенциальную диаграмму внешнего контура abcdefa.

3.6 Составить отчет