Тема. Дослідження кола постійного струму з послідовним та паралельним з’єднанням споживачів.

Мета роботи: експериментальне дослідження лінійних електричних кіл постійного струму та визначення параметрів активних і пасивних елементів; експериментальна перевірка законів Ома та Кірхгофа.

Короткі теоретичні відомості

Закон Ома у загальному вигляді:

де – сила струму; – напруга на ділянці кола; – опір ділянки кола.

Закон Ома для ділянки кола з джерелом ЕРС:

де – напруга джерела ЕРС («+» – якщо напрям ЕРС збігається з напрямом , якщо не збігається – «–»).

Закон Ома для повного (замкненого) кола:

де – відповідно ЕРС та внутрішній опір джерела напруги; – зовнішній опір кола.

Перший закон Кірхгофа – алгебраїчна сума струмів у вузлі електричного кола дорівнює нулю (струми, які входять у вузол, і ті, що виходять з нього, беруть з різними знаками):

Другий закон Кірхгофа – алгебраїчна сума спаду напруги у контурі електричного кола дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС у цьому контурі (струми і ЕРС беруть зі знаком «+» якщо їх напрямки збігаються з напрямком обходу контура, якщо не збігається – зі знаком «–»):

Програма роботи

1. Дослідження лінійного електричного кола під час вмикання його на постійну напругу. Експериментальне визначення параметрів джерела постійної електрорушійної сили (ЕРС), побудова вольт-амперної характеристики (ВАХ).

2. Дослідження лінійного електричного кола під час вмикання його на постійну напругу при послідовному та паралельному з’єднанні споживачів.

Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему для зняття вольт-амперної характеристики джерела постійної напруги і визначення параметрів джерела згідно з рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема для зняття ВАХ джерела напруги

2. Змінюючи опір резистора R, послідовно виставити кілька значень струму в колі I₁, I₂, I₃ і занести значення струмів і напруг до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Дослідження джерела ЕРС

3. Зібрати схему для дослідження послідовного з’єднаннярезисторів під час вмикання на постійну напругу згідно з рис. 1.2.

Рисунок 1.2 – Схема для дослідження послідовного з’єднання резисторів

4. Результати вимірювань занести до таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Дослідження послідовного з’єднання резисторів

5. Зібрати схему для дослідження паралельного з‘єднання резисторів під час вмикання на постійну напругу згідно з рис. 1.3.

Рисунок 1.3 – Схема для дослідження паралельного з’єднання резисторів

6. Результати вимірювань занести до таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 – Дослідження паралельного з’єднання резисторів

Обробка результатів. Зміст звіту

1. За даними пункту 3.2 обчислити величини, вказані в таблиці 1.1, використовуючи закон Ома:

; ; .

Взяти із таблиці 1.1 два значення струму I₁ і I₂ та відповідно напруги U₁ і U₂, скласти систему рівнянь:

і визначити за нею Е і r₀.

2. За даними пункту 2 побудувати вольт-амперну характеристику джерела постійної напруги і переконатись у її лінійності.

3. За даними пунктів 3, 5 обчислити величини, указані в таблицях 1.2, 1.3 за законом Ома і переконатись, що при послідовному з’єднанні:

,

а при паралельному з’єднанні споживачів:

.

Контрольні питання

1. Дайте визначення електричного кола.

2. Дайте визначення та назвіть одиниці виміру фізичних величин струму, напруги, потенціалу, потужності, енергії, миттєвого та діючого значення напруги(струму).

3. Що таке джерело напруги, його параметри та зовнішня вольт-амперна характеристика?

4. Дайте визначення еквівалентного опору послідовного та паралельного з’єднання резистивних елементів.

5. Дайте визначення закону Ома для повного кола.

Лабораторна робота № 5

Тема. Коло однофазного синусоїдного струму з послідовним з’єднанням споживачів. Резонанс напруг.

Мета роботи:дослідження властивостей та характеристик електричного кола з послідовним з’єднанням котушки і конденсатора; дослідження режиму резонансу напруг.