Изучения применения закона ома для цепей постоянного тока

Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ З АКОНА ОМА ДЛЯ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА Цель работы: Углубление знаний о законе Ома д ля участков цепи и о законе Ома для полной цепи. Применения правил Кирхго фа для расчета цепей постоянного тока. Оборудование : учебно-лабораторный стенд «Законы постоянного тока», м ультиметр, три-четыре резистора с известными сопротивлениями, два галь ванических элемента разных типов, соединительные провода. Введение Постановка задачи о расчете цеп и постоянного тока: «Зная величины действующих в цепи э. д.с., внутренние сопротивления источников тока и сопротивления всех элем ентов цепи, рассчитать силы токов на каждом участке цепи и падение напря жения на каждом элементе». При решении этой зад ачи используются: закон Ома для участка цепи , (1) I – сил а тока, U – напряжение на участк е цепи, R – сопротивление участ ка; 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 ра счет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров и не сколько источников тока, производится с помощью двух правил Кихгофа. Любая точка в разветвленной цепи, в которой сходится не м енее трех проводников с током, называется узлом . При этом ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выход ящий из узла, - отрицательным. Первое правило Кирхгофа : алгебраическая с ила токов, сходящихся в узле, равна нулю: (3) Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной цепи, алгебра ическая 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 (гальванич еских элементов), набора из четырёх резисторов с известными сопротивле ниями, мультиметра и набора соединительных проводов. 1. При сборке электрических цепей необходимо обеспечить хороший кон такт в каждом соединении. Соединительные провода закручива ются под клеммы по часовой стрелке . При измерении сил токов и напряжений щупы мультиметра дол жны быть плотно прижаты к клеммам. Измерения производятся при кратковременном замыкании ц епи кнопкой. Не следует длительное время оставлять цепь в собранном со стоянии. Прежде всего, изучите правила измерений с помощью униве рсального электроизмерительного прибора – мультиметра. Измерение, обработка и представление результатов изм ерений Задание 1. Опр еделение э.д.с. источников тока Э.д.с . источника тока можно с достаточ но большой степенью точности измерить непосредственно с помощью вольтметра . Но при этом следует им еть в виду , что при этом измеряемое на пряжение меньше истинного значения э.д.с . на величину падения напряжения на самом источ нике тока. , (5) где U – показания вольтметра. Разница между истин ным значением э.д.с. и измеренным напряжением при этом равна: . (6) При этом относительная погрешн ость измерения э.д.с. равна: (7) Обычно сопротивление источника тока (гальванического элемента) равно несколько Ом (например, 1Ом ). Если даже соп ротивление 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 с опротивление порядка 10 6 Ом . Ясно, что при использовании такого вольтметра можно считать, что показание вольтметра практически равно измеряемой э. д.с источника тока. 1. Подготовьте мультиметр к измерен ию постоянного напряжения до 2 В . 2. Не вынимая гальванические элементы из креплений, измерь те и запишите их э.д.с. с точностью до сотых долей вольта. 3. Э.д.с. величина всегда положительная. Соблюдайте полярн ость при подключении мультиметра к источникам тока. Красный щуп мультим етра присоединяется к «+» источника тока. Задание 2. Измерение внутреннего с опротивления источников тока Внутреннее сопроти вление источника тока можно вычислить с помощью закона Ома: . (8) 1. Подготовьте мультиметр для и змерения силы постоянного тока до 10(20) А . 2. Составьте электрическую цепь из последовательно соединенного источника тока, резистора (одного из набо ра) и амперметра. 3. Измерьте силу тока в цепи. 4. Рассчитайте и запишите величину внутреннего сопротив ления источника. 5. Аналогичные измерения проделайте для другого элемент а. Задание 3. Расчёт электрической цепи постоянного тока 1. Соберите электрическую цепь по схеме, предложенной преп одавателем (схемы 1-7). 2. Зачертите схему в отчет по работе и укажите номиналы вы бранных резисторов. 3. С помощью правил Кирхгофа рассчитайте силы токов во вс ех ветвях цепи. Вычислите падения напряжений на каждом резисторе. 4. С помощью мультимета измерьте силу тока в доступном дл я измерения месте. Измерьте падение напряжения на каждом резисторе. 5. В выводе сравните измеренные и расчетные значения и ук ажите причины возможных расхождений. Задание 4. Соединение источников тока в батареи 1. Источники тока могут соединятся в батареи двумя основны ми способами: параллельно и последовательно. Если источники соединяютс я последовательно, то их э.д.с. и внутренние сопротивления складываются: (9) При параллельном соединении одинаковых источников тока общая э.д.с. батареи равна э.д.с. одного источни ка, а внутреннее сопротивление батареи в n раз меньше внутреннего сопротивления одного источника т ока: (10) Соберите цепи по схемам 8, 9, в кото рых реализуются обе схемы соединения. Рассчитайте и измерьте силу тока в цепи при этих соединениях. В выводе сравните расчетные и измеренные зна чения. Отчет по лабораторной работе № 3 Изучение применения закона Ома для расчета цепей постоянного тока выполненной учащимся школы «Поиск» …………………………………………………………………… …………… «…….»………… .. 200…. Задание 1 . Определение э.д.с. источников тока Первый источник тока e 1 = ……… В Второй источник тока e 2 = ……… В Задание 2 . Измерение внутреннего сопротивления источников тока Первый источник тока R = ……… Ом, I = ……… А, r 1 = ……… Ом Второй источник тока R = ……… Ом, I = ……… А, r 2 = ……… Ом Таблица 1 I 1 , А I 2 , А I 3 , А U 1 , В U 2 , В U 3 , В Вчисленные значения Измеренные значения