Краткая теория

Лабораторная работа №3,02.

Тема: Виды соединения резисторов, проверка закона Ома и Кирхгофа.

Цель работы: Практически убедиться в физической сущности закона Ома для участка цепи и всей цепи. Изучить соотношения между токами и напряжениями при последовательном, параллельном и смешанном соединении резисторов и определение сопротивления электрической цепи. Проверить опытным путём закон Кирхгофа.

Приборы и оборудование: источник электрической энергии, реостаты, амперметры магнитоэлектрической системы, однополюсный выключатель, соединительные провода.

Краткая теория.

Расчёт и анализ любых электрических цепей может быть проведён с помощью основных законов электрических цепей: Закон Ома, первого и второго законов Кирхгофа.
Как показывает опыт, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна как

закон Ома:. Закон Ома справедлив для линейных цепей (R= const). Рассмотрим замкнутую цепь (рис.1).

Ток в этой цепи определяется по формуле. Это соотношение

Называется законом Ома для всей цепи: сила тока в электрической цепи с одной ЭДС прямо пропорциональна этой ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей, соединённых в любой узловой точке электрической цепи равна нулю =0.

Например, для узла А (рис.2)

Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резисторах, элементах контура:

Для электрической цепи (рис.1) по второму закону Кирхгофа можно написать:

На практике производят расчёт цепей с различными схемами соединения приёмников. Если приёмники соединены та, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение приёмников, называется последовательным (рис.3). Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковое значение:. Сумма падений напряжений на отдельных участках цепи, равна напряжению всей цепи:

Рис.3 Последовательное соединение резисторов

Напряжение цепи можно представить как U=IRэкв., где Rэкв. Эквивалентное сопротивление всей цепи.
Следовательно Общее сопротивление цепи, которое состоит из нескольких последовательно соединённых резисторов, рано сумме сопротивлений этих резисторов.

Параллельным называется такое соединение, при котором соединяются между собой, как условные начала приёмников, так и их концы (рис.4).

Для параллельного соединения свойственно одно и то же напряжение на выводах всех приёмников:

Согласно первому закону Кирхгофа, и, согласно закону Ома,

можно записать:

тогда

Сокращая обе части равенства на U, получаем формулу подсчёта эквивалентного сопротивления:

или эквивалентной (общей) проводимости

Смешанным или последовательно-параллельным называют такое соединение приёмников, при котором на одних участках электрической цепи они соединяются параллельно, а на других последовательно. При подсчёте электрических цепей со смешанным соединением приёмников. Используются соотношения как для последовательного, так и для параллельного соединения.