Цель работы: изучить методы измерения тока, напряжения и сопротивления в электрических цепях постоянного тока со смешанным соединением резисторов.
Проверить экспериментальным и расчетным путем закон Ома, правила Кирхгофа.
Основные теоретические сведения.
Смешанные соединения часто встречаются в электрических слабо- и сильноточных цепях. На рис. 4.9.1 показан пример такой цепи. Она состоит из последовательно (R1 и R2) и параллельно (R3 и R4) соединенных резисторов.
Рис. 4.9.1
Участки цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов относительно друг друга соединены последовательно. Чтобы вычислить полное сопротивление цепи, поочередно подсчитывают эквивалентные сопротивления участков цепи, получая в конце искомый результат. Так, для цепи (рис. 4.9.1) это делается следующим образом:
R12 = R1 + R2, R34 = R3 ×R4 / (R3 + R4), SR = R12 + R34.
Задание к лабораторной работе.
Задание.
Измерьте токи, напряжения и сопротивления всех участков цепи при смешанном соединении. Проверьте результат вычислениями.
Порядок выполнения эксперимента.
· Соберите цепь согласно схеме (рис. 6.1) и подайте на ее вход постоянное напряжение 15 В.
Рис. 6.1.
· Измерьте токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также сопротивления всех элементов R1…R4 и сопротивление параллельного участка R3-4 (только не забывайте «подключать» виртуальный омметр к соответствующим напряжениям и токам!). Если измерения проводятся мультиметрами, то сопротивление любого участка цепи определяйте как отношение напряжения к току.
· Результаты измерений занесите в табл. 6.1.
Таблица 6.1
| Измеряемая или рассчитанная величина | Измеренное значение | Заданные или рассчитанные значения | Погрешность, % |
| R1, Ом | |||
| R2, Ом | |||
| R3 Ом | |||
| R4, Ом | |||
| R3-4, Ом | |||
| RЭКВ, Ом | |||
| I4, мА | |||
| I5, мА | |||
| I6, мА | |||
| U, B | |||
| U1, B | |||
| U2, B | |||
| U34, B |
· Рассчитайте значения сопротивлений, токов и напряжений и занесите результаты расчета также в табл. 6.1.
· Сравните результаты расчета и измерений, вычислив расхождение результатов (погрешность) в процентах по формуле:
Контрольные вопросы.
1.В каких единицах выражают ЭДС, напряжение и ток
2.От чего зависит сопротивление металлического проводника
3.Сформулируйте закон Ома для замкнутой электрической цепи и для её участка
4.Каково соотношение между ЭДС и напряжением на зажимах источника энергии
5.Как определяется ток при коротком замыкании зажимов источника энергии
6.Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа
7.Как определяется общее сопротивление при последовательном, параллельном и смешанном соединении потребителей энергии
8.Чему равны работа и мощность электрического тока и в каких единицах они выражаются
9.Сформулируйте закон Ленца – Джоуля
10.Как рассчитать поперечное сечение провода
11.Какое сопротивление называется нелинейным
6.4. Указания по выполнению лабораторной работы №6.
1.Ознакомится с порядком выполнения лабораторной работы №6, краткими теоретическими сведениями по данной теме. Подготовить в рабочей тетради «Лабораторно–практические работы по электротехнике» протокол испытаний.
2. Собрать электрическую цепь в соответствии с рис 6.1. В качестве измерительных приборов используйте мультиметры или виртуальные приборы с коннектором.
3. После проверки схемы преподавателем установить параметры для данной цепи (U,R1,R2,R3,R4), согласно рис.6.1., Измерьте токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах.
4. Сделать расчеты и заполнить таблицу 6.1.
5. Рассчитать погрешность, сравнив результаты расчета и измерений.
6. Составить полный отчет по работе, сформулировать выводы по работе.
7.Ознакомиться с контрольными вопросами для защиты лабораторной работы.
8. По окончанию работы, выключить ПК, рабочее место привести в порядок и сдать преподавателю, расписаться в журнале контроля ответственному по группе.
