Выполнил студент
Строительного факультета
Группы КП-15. Левоцкий И.Н.
Проверил: КандилянГ.С.
Брест 2004
Цель работы:
- проверка законов последовательного и параллельного соединений сопротивлений;
- измерение ЭДС и внутреннего сопротивлений источника тока;
- проверка законов Ома для участков цепи и источником тока;
- изучение правил Кирхгофа.
- знакомство с методом эквивалентных преобразований электрической цепи.
- изучение нелинейных элементов.
Приборы и принадлежности: набор резисторов, реостат, гальванический элемент, источник постоянного тока, два вольтметра, соединительные провода.
Описание экспериментальной установки:
1. На панели имеется ряд клемм, к которым подсоединены различные элементы: резисторы R1 – R8, реостаты R9 – R11, лампочки накаливания R12 – R13, гальванический элемент. С помощью соединительных проводков из этих элементов можно собирать различные электрические цепи.
2. Помимо гальванического элемента имеется стабилизированный источник постоянного тока (ИПТ), который обычно может работать в двух режимах: стабилизации напряжения и стабилизации тока. В режиме стабилизации напряжения на контактах "+" и "-" ИПТ поддерживается постоянная разность потенциалов, величина которой устанавливается с помощью ручки "U" на передней панели прибора и отображается на индикаторном табло. В режиме стабилизации тока ИПТ поддерживает постоянной силу тока во внешней цепи. Выбор режима работы осуществляется с помощью переключателя "V - A" на передней панели прибора, при чем положение "V" переключателя соответствует режиму стабилизации напряжения.
|
|
3. Для измерения разности потенциалов, силы тока и сопротивления в работе используется вольтметр универсальный цифровой В7-35. На передней панели вольтметра расположены цифровые индикаторы и два переключателя рода работы. Для проведения измерений в цепях постоянного тока переключатель, расположенный слева от индикаторного табло, должен быть установлен в положение "-". Переключатель рода работы, расположенный справа от табло, имеет три положения:
"mV - V" - измерение разности потенциалов;
"mА - mА" - измерение силы тока;
"kW - MW" - измерение сопротивления.
Вольтметр автоматически выбирает предел измерения и отображает на табло знак и абсолютное значение измеряемой величины. Контакты, через которые вольтметр подключается к внешней цепи, расположены на правой боковой панели вольтметра и обозначены "ВХОД" и "*". Положительные показания прибора означают, что ток через вольтметр направлен от контакта "ВХОД" к контакту "*".
|
|
Ход работы:
Задание №1. Проверка законов параллельного и последовательного соединения сопротивлений.
Определим с помощью вольтметра сопротивление резисторов R1 – R8:
Резистор | R, Ом |
R1 | |
R2 | |
R3 | |
R4 | |
R5 | |
R6 | |
R7 | |
R8 |
Выберем из числа резисторов R1 – R8 первые два и соединим их параллельно с помощью соединительных проводов. Используя прибор В7 –35, определим величину полученного сопротивления Rпар:
Rпар = 35.8 Ом.
Сравним результат с данными теории:
Rпар=36.0 Ом
Соединим R1 и R2 последовательно:
Rпосл=117 Ом
Ом.
Задание №2. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Соберем электрическую цепь, изображенную на рисунке 1, используя гальванический
Рис. 1
элемент, ЦИП В7 – 35 и резистор R1. Измерим силу тока в цепи, соответствующую сопротивлению R1. Подключим в качестве R другой резистор и опять измерим силу тока. Повторим измерения силы тока для всех результатов из набора R1 – R8. в результате получится множество значений силы тока Ii, соответствующих сопротивлениям Ri, где i – номер опыта:
Резистор | Ii, мА |
R1 | 0.673 |
R2 | 0.577 |
R3 | 0.553 |
R4 | 0.413 |
R5 | 0.656 |
R6 | 0.462 |
R7 | 0.438 |
R8 | 0.335 |
В соответствии с законом Ома для замкнутой цепи сила тока I и сопротивление R должны быть связаны между собой соотношением:
, (1)
где , - сопротивление амперметра, r – внутреннее сопротивление гальванического элемента.
Вводя обозначения и x = R, перепишем (1) в виде:
,
где , - постоянные. В результате:
;
1/B;
1/A;
1/A;
Ri, Ii | yi |
1475.55 | |
1721.91 | |
1811.40 | |
2358.96 | |
1496.98 | |
2136.25 | |
2313.32 | |
3005.17 |
Т.к Þ =173 Ом.
Задание №3. Проверка закона Ома для участка цепи.
Соберем электрическую цепь, изображенную на рисунке 2, используя произвольное сопротивление из набора R1 – R8, гальванический элемент и вольтметр В7 –35. Клемма 1 на рис. 3 соответствует контакту "ВХОД" вольтметра.
С помощью ручки "U" на передней панели ИПТ установим разность потенциалов j1 - j2 = 0.5 В и измерим силу тока в цепи. Увеличим разность потенциалов j1 - j2 на 0.5 В и опять измерим силу тока в цепи. Повторим измерения не менее 8 раз при значениях разности потенциалов 1.5 В, 2.0 В и т.д.
Рис. 2
В результате получится набор пар соответствующих значений ((j1 - j2)i, Ii), где i – номер опыта:
В соответствии с законом Ома должно выполняться соотношение:
. (2)
С учетом обозначений x = j1 - j2, y = I, соотношение (2) можно переписать в виде:
,
где ,
№ п/п | j1 - j2, В | I, мA |
0,5 | 0,742 | |
1,0 | 1,053 | |
1,5 | 1,446 | |
2,0 | 2,012 | |
2,5 | 2,573 | |
3,0 | 3,192 | |
3,5 | 3,717 | |
4,0 | 3,886 |
Тогда ; 1/Ом; .