Лабораторная работа: Изучения применения закона ома для цепей постоянного тока
Углубление знаний о законе Ома для участков цепи и о законе Ома для полной цепи. Применения правил Кирхгофа для расчета цепей постоянного тока.
Оборудование : учебно-лабораторный стенд «Законы постоянного тока», мультиметр, три-четыре резистора с известными сопротивлениями, два гальванических элемента разных типов, соединительные провода.
Введение
Постановка задачи о расчете цепи постоянного тока: «Зная величины действующих в цепи э.д.с., внутренние сопротивления источников тока и сопротивления всех элементов цепи, рассчитать силы токов на каждом участке цепи и падение напряжения на каждом элементе».
При решении этой задачи используются:
закон Ома для участка цепи
, (1)
I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление участка;
закон Ома для полной цепи
, (2)
I – сила тока, e - э.д.с. источника тока, R – сопротивление внешней цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока.
Непосредственный расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров и несколько источников тока, производится с помощью двух правил Кихгофа.
Любая точка в разветвленной цепи, в которой сходится не менее трех проводников с током, называется узлом . При этом ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выходящий из узла, - отрицательным.
Первое правило Кирхгофа : алгебраическая сила токов, сходящихся в узле, равна нулю:
(3)
Второе правило Кирхгофа : в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме э.д.с., встречающихся в контуре:
(4)
Описание стенда «Законы постоянного тока»
В работе используется стенд, состоящий из двух источников тока (гальванических элементов), набора из четырёх резисторов с известными сопротивлениями, мультиметра и набора соединительных проводов.
1. При сборке электрических цепей необходимо обеспечить хороший контакт в каждом соединении.
2. Соединительные провода закручиваются под клеммы по часовой стрелке .
3. При измерении сил токов и напряжений щупы мультиметра должны быть плотно прижаты к клеммам.
4. Измерения производятся при кратковременном замыкании цепи кнопкой.
5. Не следует длительное время оставлять цепь в собранном состоянии.
Прежде всего, изучите правила измерений с помощью универсального электроизмерительного прибора – мультиметра.
Измерение, обработка и представление результатов измерений
Задание 1. Определение э.д.с. источников тока
Э.д.с. источника тока можно с достаточно большой степенью точности измерить непосредственно с помощью вольтметра. Но при этом следует иметь в виду, что при этом измеряемое напряжение меньше истинного значения э.д.с. на величину падения напряжения на самом источнике тока.
, (5)
где U – показания вольтметра.
Разница между истинным значением э.д.с. и измеренным напряжением при этом равна:
. (6)
При этом относительная погрешность измерения э.д.с. равна:
(7)
Обычно сопротивление источника тока (гальванического элемента) равно несколько Ом (например, 1Ом ). Если даже сопротивление вольтметра мало (например, 100 Ом ), то и в этом случае погрешность прямого измерения э.д.с. составляет всего » 1%. Хороший вольтметр, в том числе используемый в мультиметре, имеет сопротивление порядка 106 Ом . Ясно, что при использовании такого вольтметра можно считать, что показание вольтметра практически равно измеряемой э.д.с источника тока.
1. Подготовьте мультиметр к измерению постоянного напряжения до 2 В .
2. Не вынимая гальванические элементы из креплений, измерьте и запишите их э.д.с. с точностью до сотых долей вольта.
3. Э.д.с. величина всегда положительная. Соблюдайте полярность при подключении мультиметра к источникам тока. Красный щуп мультиметра присоединяется к «+» источника тока.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--