Зертхана жұмыстары
Алматы қаласы 2012ж
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС. СЫЗЫҚТЫ РЕЗИСТИВТІК ЭЛЕКТР ТІЗБЕКТЕРІН ЗЕРТТЕУ
Жұмыстың мақсаты: тұрақты токтың сызықты резистивтік электр тізбектерін Кирхгоф және Ом заңдарымен зерттеу.
Зертханалық жұмыстарды орындау үшін студенттердің алдына мынадай талаптар мен мақсаттар қойылады:
- студенттер электр тізбегіндегі ток пен кернеулердің өзара байланысын, оларды есептейтін заңдарды, тізбекті түрлендіру әдістерін білулері керек;
- тізбектің электрлік күйін талдау үшін теңдеулер құруын үйреніп, токтарды, тізбек элементтерінің кернеулерін, қуаттарын, пайдалы әрекеттік коэффициенттерін анықтау тәртібін білулері керек;
- тізбек элементтерінің электрлік шамаларын, параметрлерін өлшеу және есептеу арқылы анықтауды меңгерулері керек.
Жалпы мағлұматтар
Тізбекте бір электр қозғаушы күш көзі (ЭҚК) немесе бір ток көзі ретінде алынған электр энергиялық көзі болса, ал қабылдағыштары бірізді, не параллель, не аралас қосылса, ондағы тізбекті қарапайым резистивтік тізбек деп атайды.
Егер элементтер бірізді жалғанған болса (1-сурет), онда Кирхгофтың екінші заңы бойынша 
немесе 
.
1- сурет
Келтірілген сұлбадағы (1,а-сурет) элементтердің кедергілер қосындысы эквиваленттік кедергіге 
тең, сондықтан сұлбаны түрлендіруге келеді (1,б-сурет). Бұл сұлбаны баламалы сұлба деп атайды. Сұлбаның тогын Ом заңымен есептейді:
, ал 
Егер элементтер параллель жалғанған болса (2-сурет) онда Кирхгофтың бірінші заңы бойынша 
немесе
Мұнда 
Параллель жалғанған баламалы (толық) кедергілердің кері шамасы параллель тармақтардың кедергілерінің кері шамаларының қосындысына тең.
a б
2-сурет
Параллель қосылған тізбекте кедергілердің орнына Өткізгіштерді қолданған қолайлы: 
Яғни, 
онда 
параллель тармақтардың өткізгіштігі, ал токтар 
... 
Кедергілер аралас қосылған тізбектегі (3-сурет) токтарды тармақталынған тізбектің токтары ретінде есептейді.
3-сурет
3,а суреттегі сұлбаны баламалы сұлбаға түрлендіріп, толық тізбектің тогын Ом заңы арқылы анықталынады 
. Сұлбаның балама кедергісі келесі формуламен анықталынады: 
,
ал тармақтардағы токтарды келесі формулалар арқылы анықталынады:
Кез келген электр тізбегінде электр энергия көздерінің қуаттар қосындысы сол тізбектегі қабылдағыштардың қабылдап алып отырған қуаттарының қосындысына тең
Бұл қуаттар балансының теңдеуі деп аталады.
Осы зертханалық жұмыста тәжірибе бойынша Ом мен Кирхгофтың заңдарының тағайындылығын және қуаттар балансының орындалуын дәлелдеу керек.
Тәжірибелік бөлім
1-тапсырма. Тізбектелінген электр тізбегіндегі ток пен кернеулерді өлшеңіз. Кез келген нүктедегі токтың шамасы бір келкі екенін анықтаңыз. Кедергілердің кернеулерінің қосындысы кіріс кернеуге тең екенін дәлелдеңіз.
1.Берілген тапсырманың варианты (1-кесте) бойынша 4,а-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Тізбекті тұрақты токтың кернеу көзіне қосыңыз.
2.Компьютерді пайдаланып, «ВП ТОЭ» программасын ашыңыз, виртуалды V0, V1, A1 аспаптарды қосыңыз. Вольтметр V0 арқылы белгілі кернеудің шамасын анықтап алыңыз. Амперметр арқылы А-В және С-Д нүктелердің арасындағы токтарды өлшеңіз. Амперметрдің өлшеген токтары бір келкі болуы тиісті оны 2-кестеге жазыңыз.
а б
4-сурет
1-кесте
| № вар.ном. | U, B | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом | R4, Ом |
3.Вольтметр V1 арқылы резисторлардағы кернеулерді U1, U2, U3 – өлшеңіз. Өлшенген кернеулер арқылы Кирхгофтың II заңын тексеріңіз: 
«Приборы II» блогын ашып, резистрлердің кедергілерін 
және тізбектің эквиваленттік кедергісін өлшеңіз; кедергілердің қуаттарын 
және энергия көзінің қуатын 
өлшеп, қуаттар балансын құрыңыз:
Тәжірибе бойынша өлшенген параметрлерді 2-кестеге жазыңыз.
4.4,б-суретте келтірілген сұлбаны жинап, тізбектің тогын өлшеңіз және 4,а-сурете көрсетілген сұлбаның тогымен салыстырыңыз.
2-кесте
| U, B | U1, B | U2, B | U3, B | I, мА | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом | R4, Ом | RЭ, Ом | P1, Вт | P2, Вт | P3, Вт | P4, Вт | PЕ, Вт |
2-тапсырма. Параллель қосылған сұлбадағы кернеу мен токтарды өлшеңіз. Тармақтардағы токтардың қосындысы жалпы тізбектің тогына тең екенін анықтаңыз.
1. 5,а-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Тізбекке виртуалды аспаптарын 
қосыңыз. Элементтердің параметрлерін вариант бойынша алыңыз да, тізбекті тұрақты кернеу көзіне жалғастырыңыз. 
а б
5-сурет
Виртуалды аспаптар арқылы кіріс кернеуі 
мен токтардың 
шамасын өлшеп, параллель қосылған тізбекке Кирхгофтың I заңын қолдануға болатындығын дәлелдеңіз: 
2. «Приборы II» блогын ашып, тізбектің эквиваленттік кедергісін , резисторлардың қуаттарын және электр энергия көзінің қуатын өлшеп, қуаттар балансын құрыңыз. Өлшенген параметрлерді 3-кестеге жазыңыз.
3 кесте
| U, B | I,мА | I1,мА | I2,мА | I3,мА | RЭ,Ом | P1,Вт | P2,Вт | P3,Вт | PЕ,Вт |
3.5,б-суретте келтірілген сұлбаны жинап, тізбектің жалпы тогын осы эквиваленттік сұлбаның тогымен салыстырыңыз.
4. 5,а суреттегі тізбектің токтарын есептеп, тәжірибелік мәндерімен салыстырыныз. Элементтердегі қуаттарды есептеп тәжіріибелик мәндерімен салыстырыңыз.
3-тапсырма. Аралас қосылған тізбектің тармақтарындағы токтар мен кернеулерді өлшеңіз.
1.6,а-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Тізбекке виртуалды амперметрлер мен вольтметрді қосып, вариант бойынша көрсетілген кернеу көзіне жалғастыру керек.
а б
6-сурет
2. Тармақтардағы 
токтарды және элементтердегі 
кернеулерді өлшеңіз. «Приборы II» блогын ашып, тармақтардағы кедергілерді 
және 
кедергіні өлшеңіз. Кедергілердің қуаттарын, кернеу көзінің қуатын өлшеп, қуаттар балансын тексеріңіз. Өлшенген параметрлердің мәндерін 4-кестеге жазыңыз.
4-кесте
| U, B | U1, B | U2, B | U3, B | U4, B | I, мА | I1, мА | I2, мА | R12, Ом | R34, Ом | RЭ, Ом | P1, Вт | P2, Вт | P3, Вт | PЕ, Вт |
3.6,а суреттегі сұлбаның тармақтарындағы токтарды есептеп, қуаттар балансын тексеріңіз. Аралас тізбектегі токтарды есептеу үшін келесі формулаларды қолдануға болады:
; 
; 
Өлшенген және есептелінген токтарды салыстырыңыз.
4. 6,б – суреттегі сұлбаны жинаңыз (эквиваленттік сұлба). Тізбектің тогын өлшеп, 6,а – суреттегі сұлбаның жалпы тогымен салыстырыңыз.
5. Қабылдағыштар аралас қосылған тізбекке Кирхгофтың заңдарын қолдануға келетіндігін дәлелдеңіз.
6. Жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.
