Закон Ома для полной электрической цепи имеет вид:

                                                                                                  (4)

 

где  – электродвижущая сила;  – сопротивление нагрузки; – внутреннее

сопротивление источника тока.

Резисторы в электрической цепи могут быть соединены последовательно, параллельно, а также образовывать смешанное соединение. При последовательном соединении проводников (рис. 1) общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

 

.                                       (5)

 

Рис.1. Последовательное соединение проводника

Сила тока одинакова в любых частях цепи. Полное напряжение равно сумме напряжений на ее отдельных участках:

 

.                                        (6)

 

 

Рис. 2. Параллельное соединение проводников.

 

При параллельном соединении проводников (рис. 2) общее сопротивление определяется из следующего соотношения:

 

                                                             (7)

 

где  – число проводников. Напряжение одинаково на всех проводниках. Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельных проводниках:

                                           (8)

 

При расчете сложных соединений проводников электрическую цепь разбивают на участки с последовательным или параллельным соединением. Если разбить цепь таким образом не удается, то для расчетов используют правила Кирхгофа:

1. Алгебраическая сумма токов в узле разветвления равна нулю:

2. В замкнутом контуре разветвленной электрической цепи алгебраическая сумма электродвижущих сил источников тока равна алгебраической сумме произведений сил тока на сопротивления соответствующих участков этого контура:

 

Описание экспериментальной установки

Электрическая схема установки показана на рис. 3. С помощью проводников резисторы , ,  могут быть включены последовательно, параллельно или образовывать смешанное соединение. Посредством ручки изменения напряжения, которая расположена слева от вольтметра, устанавливается напряжение на участке цепи.

Рис. 3. Электрическая схема установки

Для того, чтобы получить допуск к лабораторной работе студент должен знать:

1.Цель работы.

2. Порядок выполнения работы.

3. Определение силы тока.

4. Закон Ома для участка цепи.

5. Закон Ома для полной цепи.

6. Формулы (1)-(8).

Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование зависимости силы тока в цепи от приложенного напряжения при различных сопротивлениях. Внимательно разобраться в электрической схеме стенда. Убедиться, что он выключен (выключатель П).

Установить ручку регулировки напряжения в крайнее левое положение. Включить схему.

1.Соединить последовательно резисторы  и . Изменяя напряжение в цепи от 0 до максимального значения, снять зависимость силы тока от напряжения (вольтамперную характеристику) . Сила тока в цепи определяется по шкале миллиамперметра.

2. Данные занести в табл. 1.

3. Выполнить аналогичные действия при параллельном и смешанном  соединении резисторов, а полученные данные занести соответственно в табл. 2 и 3.

4. Разобраться, при каком включении можно непосредственно определить R, сняв показания вольтметра и микроамперметра.

5. Выключить стенд.

6. Построить зависимости силы тока от напряжения при различных соединениях проводников (вольтамперные характеристики) на одной координатной сетке. Сделать вывод о характере зависимости.

 

Таблица 1

U, В
I, А

 

Таблица 2

U1, В

I1, А

Таблица 3

U2, В

I2, А

Задание 2. Определение величины сопротивления входящих в электрическую цепь.

1. По данным табл. 1 найти сопротивление параллельного соединения

резисторов (обозначим его ):

                                                                        (9)

2. По данным табл. 2 определить сопротивление последовательного соединения резисторов ():

                                                                              (10)

3. По данным табл. 3 рассчитать сопротивление смешанного соединения резисторов ():

                                                                      (11)

4.Чтобы определить сопротивление каждого из резисторов , , , необходимо решить систему уравнений:

                                                                                   (12)

Решая систему уравнений, получим:

                                                                                   (13)

 

Контрольные вопросы

1. Что называется электрическим током? Какие условия необходимы для его существования?

2. Дайте определение силы тока, ЭДС и напряжения. Почему ЭДС больше напряжения?

3. Каков физический смысл сопротивления?

4. Напишите формулы, выражающие закон Ома для участка цепи, и для участка цепи, содержащей ЭДС.

5. Как зависит сила тока в цепи от напряжения при постоянном значении сопротивления цепи?

6. Как определить общее сопротивление при параллельном и последовательном соединении проводников?

7. Найдите общее сопротивление цепи при смешанном соединении резисторов.

 

 

Лабораторная работа №18