Электрическая цепь, схема которой изображена на рисунке 2.1, а, как и все резистивные цепи, может быть рассчитана методами анализа цепей постоянного тока. Выходное напряжение делителя определяют из соотношения
= .
Под коэффициентом передачи по напряжению понимают отношение выходного напряжения к входному:
= .
Мощности источника и приемника определяются по формулам
= I, = I.
Выходное напряжение делителя с сопротивлением нагрузки R н
(см. рисунок 2.1, б) может быть определено по формуле
,
где .
В мостовой цепи (см. рисунок 2.1, в) выходное напряжение равно нулю при равновесии моста, т.е. при значениях сопротивлений резисторов, удовлетворяющих условию равновесия R 1 R п = . При = 0, R п = R пр, следовательно, = .
Лабораторная работа №3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Цель работы: экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа в линейных электрических цепях.
Рабочее задание
1 Предварительный расчет
1.1 По заданному сопротивлению резистора в цепи, схема которой представлена на рисунке 3.1, вычислить ток I н, падение напряжения U н на резисторе R н для нескольких значений R н и напряжение на резисторе . Значение сопротивления резистора нагрузки R н изменяется в пределах от 0 до 1 кОм через 100 Ом, а напряжение источника ЭДС равно 10 В. Результаты вычислений занести в таблицу 3.2.
1.2 Определить значение токов цепи, схема которой представлена на рисунке 3.2. Сопротивления резисторов и напряжение источника ЭДС задаются преподавателем. Результаты вычислений занести в таблицу 3.3.
2 Экспериментальная часть
2.1 Собрать электрическую цепь по схеме рисунка 3.1. Установить сопротивление нагрузки R н =100 Ом. Изменяя плавно ЭДС источника от 0 до 10 В, снять вольт-амперную характеристику резистора R н. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.
| ||||||||||||||||
Рисунок 3.1 |
2.2 Установив в схеме по рисунку 3.1 ЭДС источника равной 10 В и изменяя сопротивление нагрузочного резистора в пределах от 0 до 1 кОм через 100 Ом, измерить ток I н, напряжение U н на нагрузочном резисторе R н и напряжение на резисторе . Результаты измерений занести в таблицу 3.2.
Таблица 3.2
R н, Ом | U н, В | I н, мА | UR 1, В | Р н, Вт | Р и, Вт | |||||
расчет | эксперимент | расчет | эксперимент | расчет | эксперимент | расчет | эксперимент | расчет | эксперимент | |
2.3 Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.2. Значения ЭДС и сопротивлений резисторов берутся из 1.2. Измерить токи I 1, I 2, I 3 и результаты измерений занести в таблицу 3.3.
Таблица 3.3
Способы определения величин | E, В | I 1, мА | I 2, мА | I 3, мА |
расчет | ||||
эксперимент |
2.4 Собрать электрическую цепь с соответствии со схемой, изображенной на рисунке 3.3, с двумя источниками ЭДС. Установить значения напряжений источников ЭДС по указанию преподавателя. Обратить внимание на направление ЭДС каждого источника. Установить значение сопротивления нагрузки R н = (100 ‑ 500) Ом.
Измерить напряжение на каждом участке цепи с учетом полярности. Результаты эксперимента занести в таблицу 3.4.
Рисунок 3.2 Рисунок 3.3
Таблица 3.4
, В | , В | , В | . В | , В | ||
3 Обработка экспериментальных данных
3.1 По результатам экспериментальных данных таблицы 3.1 построить вольт-амперную характеристику I н = f (U н) для сопротивления нагрузки R н и проанализировать соотношение между током и напряжением. Проверить соответствие этого соотношения закону Ома. Сделать выводы.
3.2 По результатам экспериментальных и расчетных данных табли-цы 3.2 построить графики зависимости U н = f (I н). Объяснить уменьшение напряжения U н при увеличении тока I н, принимая резистор за внутреннее сопротивление источника ЭДС. Построить P н = f (I н). Сделать выводы.
3.3 Проверить выполнение первого закона Кирхгофа путем сравнения теоретических и практических данных по таблице 3.3 для одного из узлов цепи. Проанализировать экспериментальные данные и сделать выводы.
3.4 По результатам экспериментальных исследований (см. таблицу 3.4) проверить выполнение второго закона Кирхгофа для всех контуров исследуемой цепи, изображенной на рисунке 3.3.
3.5 Построить в выбранном масштабе потенциальную диаграмму внешнего контура abcdefa.
3.6 Составить отчет