Краткие теоретические сведения

Потребители электрической энергии – электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т.д., владеют определенным сопротивлением, поэтому их часто называют резисторами «проводниками». По обыкновению электрическая цепь составляется с нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешанно. Для простоты расчетов электрических цепей все резисторы в мыслях заменяют одним, при включении которого режим цепи не возбуждается, то есть сила тока и напряжение остаются прежними. Сопротивление этого резистора называют эквивалентным общему сопротивлению нескольких резисторов, составляющих цепь.

При последовательном соединении резисторов:

I_общ = I₁ = I₂ = const; (4.45)

U_общ= U₁+ U₂+… (4.46)

R_общ= R₁+ R₂ +… (4.47)

R_экв= U_общ/ I_общ (4.48)

При параллельном соединении резисторов:

I_общ = I₁ + I₂ +… (4.49)

U_общ= U₁= U₂= const (4.50)

1/R_общ= 1/R₁ + 1/R₂ +… (4.51)

R_экв= U_общ/ I_общ (4.52)

Порядок выполнения работы

Задание 1. Проверить законы последовательного соединения проводников.

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 4.15).

Рисунок 4.15 − Схема электрической цепи

2. Притронуться наконечниками проводов, которые идут от вольтметра до клемм резисторов: сначала к R_1,потом к R₂, затем к R₃ и снять показания вольтметра.

3. Измерить напряжение на концах всей группы резисторов (участок АВ) U_АВ

4. Измерить силу тока во всей цепи I_общ

5. Измерить силу тока между резисторами R₁и R₂, а затем между R₂ и R₃.

6. Омметром определить эквивалентное сопротивление

7. Результаты измерений записать в таблицу 4.16, причем I_общ,U_экв,R_экв записать в строчку 2

Таблица 4.16 − Экспериментальные данные

Сопротивление [Ом] Напряжение [В] Сила тока [А]

R₁ R₂ R₃ R_экв. U₁ U₂ U₃ U_экв U_AB I₁ I₂ I₃ I_экв I_общ

Задание 2 Проверить законы параллельного соединения проводников.

1. Составить электрическую цепь по рис. 4.16

Рисунок 4.16 − Схема электрической цепи

2. После проверки цепи преподавателем ключ, замкнутый с помощью реостата, установить на силу тока I_общ=1 А – 1,5 А.

3. Отключите амперметр из общей цепи и подключите его между точкой А и резистором R_1.Замерьте показания амперметра I₁.

4. Отключите амперметр от сопротивления R_1.Соедините это сопротивление с точкой (А).

5. Подсоедините амперметр между точкой (А) и сопротивлением R_2. Замерьте показания амперметра I₂

6. Отключите амперметр от сопротивления R_2.Соедините это сопротивление с точкой (А).

7. Подсоедините амперметр между точкой (А) и сопротивлением R_3. Замерьте показания амперметра I₃

8. Притронуться наконечниками проводов, которые идут от вольтметра до клемм резисторов на участке (АВ). Замерьте напряжение U_общ

9. Измерьте напряжение на участках R_1,R₂, R₃, касаясь наконечниками проводов, которые идут от вольтметра к клеммам резисторов

10. Омметром измерить сопротивление разветвления (эквивалентное сопротивление) R_экв.

11. Результаты измерений записать в таблицу 4.17

Таблица 4.17 − Экспериментальные данные

№ Сопротивление [Ом] Напряжение [В] Сила тока [А]

R₁ R₂ R₂ R_экв U₁ U₂ U₃ U_общ U_AB I₁ I₂ I₃ I_экв I_общ

Обработка результатов измерения

Последовательное соединение:

1. Проверить соотношение напряжения согласно формуле (4.46) по данным эксперимента и сделать вывод.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Сравнить измеренное общее напряжение U_АВ=U_экв с полученным напряжением U_общ и сделать вывод.

3. Проверить соотношение силы тока согласно формуле (4.45) сделать вывод.

4. Определить R_общ по формуле (4.47), используя известные значения сопротивлений.

5.Определить R_экв по формуле(4.48) или по значению омметра. Сравнить R_общ с R_экв. Сделать вывод

Параллельное соединение

1 Проверить соотношение напряжения согласно формуле (4.49) по данным эксперимента и сделать вывод.

2 Проверить соотношение силы тока согласно формуле (4.50) по данным эксперимента и сделать вывод.

3 Сравнить измеренную силу тока I_общ с полученным значением силы тока в пункте 2 параллельного соединения и сделать вывод.

4 Определить R_общпо формуле (4.51), используя известные значения сопротивлений.

5 Определить Rэкв по формуле(4.52) или по значению омметра. Сравнить R_общ с R_экв. Сделать вывод.

Контрольные вопросы

1 Восемь резисторов соединены по два последовательно в четыре параллельные ветви. Начертить схему соединения.

2 Студент при измерении напряжения на лампочке включил по ошибке амперметр вместо вольтметра. Что при этом состоится?

3 Изменится ли показания вольтметра (рис. 4.17), если в участок, который составляется из нескольких параллельно соединенных резисторов, добавить еще один?

Рисунок 4.17 − Схема электрической цепи

4. Что изменилось на данном участке цепи, если включенный последовательно с ним амперметр показал увеличение силы тока?

Краткие теоретические сведения

Поиск по сайту