Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Проверка закона Кирхгофа
Лабораторная работа
Цель работы
Практически убедится в физических сущности закона Ома для участка цепи. Проверить опытным путем законы Кирхгофа.
Оборудование
Приборный щит № 1. Стенд.
Теоретическое обоснование
Расчет и анализ эл.цепей может быть произведен с помощью основных законов эл.цепей закон Ома , первого и второго законов Кирхгофа.
Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционально напряжении на этом участке цепи и обратно пропорционально сопротивлении того же участка -это закон Ома
Рассмотрим полную цепь: ток в этой цепи определяется по формуле
(закон Ома для полной цепи). Сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлении внешней и внутренней участков цепи.Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей соединений в любой узловой точке эл.цепи равна нулю.
Согласно второго закона Кирхгофа в любой замкнутом контуре эл.цепи, алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжении на всех резисторных элементов контура.
Порядок выполнения работы:
Ознакомится с приборами и стендом, для выполнение работы. Подключим шнур питания к источнику питания.
Источник подключить к стенду, меняя переменным резистором сопротивление цепи измеряем ток, напряжение. Результаты заносим в таблицу. Произвести необходимые расчеты
На стенде «закон Кирхгофа». Меняем сопротивление цепи. Результаты опытов заносим в таблицу. Произвести необходимый расчет
Рис. 1. Закон Ома для участка цепи
Рис.2. Первый закон Кирхгофа
Табл.1
| Данные наблюдений | Результаты вычислений | |||
| R | U | I | Uобщ | E |
| 1 | 3 | 3 | 3 | 3,3 |
| 1,5 | 3 | 2 | 3 | 3,2 |
| 3 | 3 | 1 | 3 | 3,1 |
Табл.2
| Данные наблюдений | Результаты вычислений | |||||||
| R1 | R2 | I1 | I2 | I3 | I4 | I2+I3 | U1 | U2 |
| 2 | 0,7 | 4 | 1 | 3 | 4 | 4 | 2 | 2,1 |
| 1 | 1 | 4 | 2 | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 |
| 0,7 | 2 | 4 | 3 | 1 | 4 | 4 | 2,1 | 2 |
Е1=3(1+0,1)=3,3; Е2=2(1,5+0,1)=3,2; Е3=1(3+0,1)=3,1
U1=2*1=2; U2=2*1=2; U1=3*0,7=2,1; U2=1*2=2
Вывод
Опытным и расчетным путями доказали, что сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлений внешних и внутреннего участка цепи. Согласно первому закону Кирхгофа сила тока на входе цепи равна силе тока на входе цепи. Сумма токов на ветвях цепи равна току на выходе цепи.
Ответы на контрольные вопросы
Закон Ома для полной цепи рассматривает полное сопротивление всей цепи, а закон Ома для участка цепи рассматривает только данный участок цепи. Оба закона Ома показывают зависимость силы тока от сопротивления – чем больше сопротивление, тем меньше сила тока и ЭДС или наоборот.
Для создания напряжения в цепи необходимо движение зарядов внутри источника тока, а это происходит только под действием сил, приложенных извне. При отсутствии тока в цепи ЭДС равна разности потенциалов источника энергии, поэтому подключенный в эту цепь вольтметр показывает ЭДС , а не напряжение .
I - закон Кирхгофа (применяется для расчётов сложных электрических цепей): сумма токов приходящих к узловой точке, равна сумме токов, уходящих от неё, причём направление токов к точке считают положительным, а от неё – отрицательным. Или алгебраическая сумма токов в узловой точке электрической цепи равна нулю.
II – закон Кирхгофа (для любой электрической цепи): алгебраическая сумма всех ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения сопротивления, включенных последовательно.
Е1+Е2+…+Еn=I1R1+I2R2+…+InRn