Лабораторная работа № 6

Тема: Разветвленные цепи постоянного тока.

Цель: Научиться определять силу тока в разветвленной цепи. Повторить правила Кирхгофа.

Оборудование: компьютерная программа «Electronics Workbench»

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

Правила Кирхгофа позволяют рассчитывать разветвленные цепи.

Первое правило Кирхгофа: алгебраи­ческая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

Первое правило Кирхгофа вытекает из закона сохранения электрического заряда. Действительно, в случае установившегося постоянного тока ни в одной точке про­водника и ни на одном его участке не должны накапливаться электрические за­ряды. В противном случае токи не могли бы оставаться постоянными.

Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в развет­вленной электрической цепи, алгебраиче­ская сумма произведений сил токов I_i, на сопротивления R_i соответствующих участков этого контура равна алгебраиче­ской сумме э.д.с. ξ _k, встречающихся в этом контуре:

Или I ₁ R ₁ +I ₂ R ₂ +I ₃ R ₃ = ξ ₁ + ξ ₂ + ξ₃

Второе правило Кирхгофа получается из обобщенного закона Ома для разветвлен­ных цепей.

При расчете сложных цепей постоян­ного тока с применением правил Кирхгофа необходимо:

1. Выбрать произвольное направление токов на всех участках цепи; действитель­ное направление токов определяется при решении задачи: если искомый ток полу­чится положительным, то его направление было выбрано правильно, отрицатель­ным — его истинное направление противо­положно выбранному.

2. Выбрать направление обхода кон­тура (по часовой стрелке) и строго его придерживаться; про­изведение IR положительно, если ток на данном участке совпадает с направлением обхода, и наоборот, э.д.с., действующие по выбранному направлению обхода, счита­ются положительными, против — отрица­тельными.

3. Составить столько уравнений, что­бы их число было равно числу искомых величин (в систему уравнений должны входить все сопротивления и э.д.с. рас­сматриваемой цепи); каждый рассматри­ваемый контур должен содержать хотя бы один элемент, не содержащийся в преды­дущих контурах, иначе получатся уравне­ния, являющиеся простой комбинацией уже составленных.

Ход работы.

1. Собрать схему, дополнив ее амперметрами в каждой ветке.

2. Выставить параметры элементов цепи (см. ниже в таблице).

3. Снять показания амперметров и записать в таблицу.

4. Определить токи расчетным методом с применением правил Кирхгофа.

5. Сделать вывод о проделанной работе, сравнив результаты эксперимента и расчетов.

ТАБЛИЦА.

№ опыта	R1 Ом	R2 Ом	R3 Ом	r Ом	ε1 В	ε2 В	I1 А	I2 А	I2 А

Контрольные вопросы.

1. Сформулировать первое правило Кирхгофа.

2. Сформулировать второе правило Кирхгофа.

3. Как определить знак произведения IR на элементе разветвленной цепи?

4. Как определить знак ЭДС ε источника тока, встречающегося в разветвленной цепи?

5. Что значит, если один или несколько токов при расчете получилась с отрицательным знаком?