Лабораторная работа № 1 соединение сопротивлений в цепи постоянного тока

Цель работы: опытная проверка распределения токов и напряже­ний на участках электрической цепи с последовательным, параллель­ным и смешанным соединением сопротивлений. Подтверждение законов Ома, Кирхгофа.

Краткие сведения Последовательное соединение. При последовательном соединении общее (эквивалентное) сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных приемников:

. (1)

Ток, протекающий в такой цепи, одинаков на всех ее участках. Падение напряжения на каждом участке пропорционально его сопротивлению:

… , .

Напряжение на зажимах цепи, в соответствии со вторым законом Кирхгофа, равно сумме падений напряжений на отдельных ее участках:

. (2)

Параллельное соединение. При параллельном соединении, в соответствии с первым законом Кирхгофа, сумма токов в неразветвленном участке цепи равна сумме токов в отдельных ветвях:

. (3)

Напряжение на зажимах отдельных приемников одинаково и равно напряжению на зажимах цепи:

. (4)

Сила тока в отдельных ветвях определяется по закону Ома для участка цепи:

…, . (5)

Тогда с учетом выражений (3) и (5), сила тока в неразветвленной части цепи

,

откуда

. (6)

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью: .

Тогда

. (7)

Смешанное соединение. При таком соединении электрическая цепь содержит как последовательно, так и параллельно соединенные сопротивления. Поэтому такая цепь характеризуется уравнениями (1) – (7).

Содержание работы

1. С помощью схем (рис. 1 − 3) опытным путем проверить распределение токов и напряжений на участках цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением сопротивлений.

2. Вычислить общее сопротивление каждой из этих цепей.

3. В качестве источника питания использовать источники ЭДС Е₁, Е₂, Е₃, соединив их последовательно.

4. В качестве сопротивлений R₁, R₂, R₃ применять штатные сопротивления блока резисторов.

5. Соответственно выбранному источнику питания подобрать из комплекта приборов необходимые амперметры и вольтметры (вольтметры с максимальным пределом измерения 60 В, амперметры с максимальным пределом измерения 1А).

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему согласно рис. 1 и получить разрешение на включение.

Р и с. 1

2. Установить предел измерения вольтметра − на 30 В, амперметра – на 0,25 А.

3. Снять показания приборов и рассчитать общее сопротивление, а также падения напряжений на резисторах.

4. Измерить падение напряжения на каждом резисторе и сравнить их с расчетными.

5. Записать показания приборов и результаты расчетов в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

И З М Е Р Е Н О					В Ы Ч И С Л Е Н О
U, B	I, A	U1, В	U2, В	U3, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	RЭ, Ом
18,8	0,10	8,8	3,2	6,7	88	32	67	187

6. Собрать схему согласно рис. 2 и получить разрешение на включение.

Р и с. 2

7. Установить предел измерения вольтметра − на 30 В, амперметров – на 1 А.

8. Снять показания приборов и произвести расчет сопротивлений.

9. Занести показания приборов и результаты расчетов в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

И З М Е Р Е Н О					В Ы Ч И С Л Е Н О
U, B	I, A	I1, A	I2, A	I3, A	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	RЭ, Ом
12	0,64	0,15	0,44	0,21	80	27,3	57,1	13,8

10. Собрать схему согласно рис. 3 и получить разрешение на включение.

11. Установить предел измерения вольтметра − на 30 В, амперметров – на 0,25 А.

12. Произвести расчет общего сопротивления и рассчитать падение напряжения на сопротивлении R₁.

Р и с. 3

13. Записать показания приборов и результаты расчетов в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

И З М Е Р Е Н О					В Ы Ч И С Л Е Н О
U, B	I, A	I1, A	I2, A	U2,3, B	U1, B	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	RЭ, Ом
17,6	0,16	0,11	0,05	3,3	14,3	89,4	30	66	110,025

14. По указанию преподавателя вычислить мощность одной из исследуемых схем. В заключении работы сделать анализ полученных результатов измерений и расчетов.