Наиболее общим случаем электрической цепи с одним источником является цепь со смешанным соединением сопротивлений. Расчет этих цепей основывается на использовании закономерностей последовательного и параллельного соединения сопротивлений. При последовательном соединении через все элементы проходит один и тот же ток, при этом эквивалентное сопротивление равно сумме всех сопротивлений, общее напряжение, распределяясь по элементам прямо пропорционально их сопротивлениям, равно сумме напряжений на участках. При параллельном соединении элементы находятся под одним и тем же напряжением, при этом эквивалентная проводимость рана сумме всех проводимостей, общий ток, распределяясь по элементам обратно пропорционально сопротивлениям этих элементов, равен сумме токов в ветвях.
Основными законами, определяющими режимы работы электрической цепи, являются законы Ома и Кирхгофа. Закон Ома определяет связь между основными электрическими величинами на участках электрической цепи. Первый закон Кирхгофа описывает экспериментально установленный факт, что при постоянных токах заряды в узле электрической цепи не накапливаются.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. Ознакомиться с источником питания, лабораторным стендом и электроизмерительными приборами.
–
R2
РА2
R1
РV2
РА1
+
R3
РА3
R4
0 - 30В
4.2. Собрать электрическую цепь, как показано на рисунке 1. Подключение произвести к клеммам источника постоянного напряжения « - 0 - 30 В». Переключатель напряжения «0 - 30 В» на панели блока питания установить в положение « - ».
PV1
Рисунок 1 - Электрическая схема для проведения исследования
4.3. После проверки преподавателем правильности собранной электрической цепи включить источник питания.
4.4. При двух различных значениях входного напряжения (задаются преподавателем) измерить силу тока в неразветвленной части электрической цепи и в параллельных ветвях, а также напряжения на всех ее участках. Величина входного напряжения регулируется ручкой потенциометра, расположенной на панели источника питания. Данные измерений записать в таблицу 2.
Таблица 2 Результаты измерений и вычислений
№ п / п
Измерено
Вычислено
U,B
U 1 ,B
U 2,3 ,B
U 4 ,B
I 1 ,A
I 2 ,A
I 3 ,A
R 1 ,
Ом
R 2 ,
Ом
R 3 ,
Ом
R 2,3 ,
Ом
R 4 ,
Ом
R экв ,
Ом
g экв ,
См
1.
2.
4.5. По данным измерений вычислить сопротивление всех участков, эквивалентное сопротивление цепи и ее эквивалентную проводимость. Результаты вычислений записать в таблицу 2.
4.6. Проверить выполнение закона Ома для участка электрической цепи. Для этого:
а) проанализировать, как влияет величина входного напряжения U на силу тока I 1 в неразветвленной части электрической цепи;
б) проанализировать, как влияет величина сопротивления на силу тока на участке электрической цепи (на примере параллельного соединения резисторов R 2 и R 3).
Сделать вывод по результатам проверки.
4.7. Проверить выполнение свойств последовательного соединения резистивных элементов:
§ напряжение на зажимах цепи равно сумме напряжений на всех участках ( U = U1 + U2,3 + U4);
§ общее напряжение распределяется по участкам в зависимости от их сопротивлений: большее напряжение приложено к участку с большим сопротивлением.
Сделать вывод по результатам проверки.
Проверить выполнение первого закона Кирхгофа:
§ сумма токов, входящих в узел электрической цепи, равна сумме токов, выходящих из узла (I1 = I2 + I3).
Сделать вывод по результатам проверки.
4.9. Проверить выполнение свойств параллельного соединения:
§ эквивалентное сопротивление параллельного участка меньше наименьшего сопротивления, входящего в данный участок;
§ общий ток распределяется по параллельным ветвям в зависимости от их сопротивлений: чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.
Сделать вывод по результатам проверки.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1. Наименование темы и цели лабораторной работы.
5.2. Название основного оборудования.
5.3. Таблица с названием электроизмерительных приборов и их метрологическими параметрами.
5.4. Электрическая схема исследуемой цепи.
5.5. Таблица с результатами измерений и вычислений.
5.6. Основные формулы и вычисления.
5.7. Письменные ответы на вопросы, содержащиеся в пунктах 4.6, 4.7, 4.8, 4.9.
5.8. Вывод по работе.
5.9. Ответы на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6.1. Объясните, в каких случаях на практике применяется последовательное соединение потребителей. Приведите примеры.
6.2. Объясните, в каких случаях на практике применяется параллельное соединение потребителей. Приведите примеры.
6.3. Объясните, для какого соединения потребителей справедливо утверждение: эквивалентное сопротивление меньше наименьшего сопротивления, входящего в данную цепь. Обоснуйте свой ответ.
2020-02-04
289
Обсуждений (0)
