Лабораторная работа №1

ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА



Цель работы – опытным путём проверить законы Кирхгофа, получить навыки измерения токов, напряжений и потенциалов в электрической цепи постоянного тока.

Вариант 3

1. 
   Исходные данные
   

Цепь собрана по схеме (рис.1)

Рис.1.

и – источники постоянной ЭДС;

– набор резистивных элементов;

, – амперметры магнитоэлектрической системы;

V – цифровой комбинированный прибор (Щ4300).

= 5 В, = 9,5 В;

= 2,2 Ом, = 1,2 Ом, = 1,4 Ом, = 4,2 Ом, = 4,6 Ом.

2. 
   Экспериментальная часть
   

С помощью амперметров были произведены измерения токов в ветвях, а также напряжений на отдельных участках цепи с помощью вольтметра (см. Таблица 1).

По первому закону Кирхгофа для узла К:

;

.

По второму закону Кирхгофа для левого контура:

;

1%

По второму закону Кирхгофа для правого контура:

;

---

0,6%

Измерения потенциалов точек цепи (потенциал точки А заведомо принят равным нулю – базисная точка) приведены в Таблице 2.

3. 
   Расчетная часть
   

Расчет токов в ветвях цепи с помощью метода законов Кирхгофа (результаты см. в Таблице 1):

.

;

.



Расчет напряжения на участках цепи с помощью закона Ома (результаты см. в Таблице 1):

;

;

;

;

;

;

;

Таблица 1

Измерения тока в ветвях и напряжения на участках цепи с помощью амперметров

Величина	, A	, A	, A	, B	, B	, В	, В	, В	, В
Опытные значения	0,87	1,45	- 0,58	2,02	- 1,22	4,25	1,85	6,48	1,23
Расчетные значения	0,88	1,58	- 0,70	1,94	- 0,98	4,05	1,90	6,64	0,98

---

Расчет потенциалов всех точек цепи относительно точки А( = 0), результаты которого приведены в Таблице 2:

;

;

;

;

;

;

. (0,16%)

Таблица 2

Измерения потенциалов в узлах цепи

Величина	, В	, В	, В	, В	, В	, В
Опытные значения	0	- 2,020	- 3,870	5,690	- 0,870	- 5,040
Расчетные значения	0	- 1,940	- 3,836	5,660	- 0,960	- 5,008

Соблюдения баланса мощностей:







15,01+4,4 = 19,41

.

4. 
   Построение графиков
   

Вывод – проверили законы Кирхгофа опытным путем, научились строить потенциальную диаграмму.

---

5. 
   Контрольные вопросы.
   

Дайте определение электрической цепи, узла, ветви, контура.

Электрическая цепь – совокупность устройств, чаще представляющая собой источник, потребитель и проводник, предназначенная для протекания электрического тока.

Узел – точка схемы (цепи), где сходятся не менее 3-х ветвей.

Ветвь – участок схемы (цепи) между двумя узлами, во всех элементах которого протекает один и тот же ток.

Контур – замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям схемы (цепи).

Дайте определение электрического тока, потенциала, напряжения, ЭДС.

Электрический ток – явление направленного движения зарядов под действием электрического поля или сторонних сил.

Потенциал – величина, равная работе сил поля по перемещению единичного положительного точечного заряда из данной точки в точку, потенциал которой условно принят =0.

Напряжение - величина, равная работе сил поля по перемещению единичного положительного точечного заряда из данной точки в другую.

ЭДС – величина, характеризующая способность источника энергии создавать разность потенциалов, необходимую для поддержания электрического тока в цепи.

Какой электрический ток называется постоянным?

Электрический ток, который с течением времени не меняет величину и направление.

Какие источники электрической энергии относятся к источникам ЭДС, какие – к источникам тока?

ЭДС: источники, напряжение на зажимах которых слабо зависит от тока нагрузки, а внутреннее сопротивление сравнительно мало (U=E=const, r=0).

Ток: источники, выходной ток которых слабо зависит от напряжения на зажимах, а внутреннее сопротивление сравнительно велико.

Чем отличаются неидеальные источники электрической энергии от идеальных?

Неидеальные источники электрической энергии отличаются от идеальных тем, что у идеального источника ЭДС направление на зажимах не зависит от тока нагрузки, а внутреннее сопротивление =0 (U=E=const, r=0); у идеального источника тока выходной ток не зависит от нагрузки, а внутреннее сопротивление бесконечно велико (I=J=const, r

---

).

Какие элементы электрических цепей называются активными, какие – пассивными?

Активные – элементы цепи, которые отдают энергию в цепь, т.е. источники энергии.

Пассивные – потребляют и накапливают энергию.

Назовите признаки последовательного и параллельного соединения элементов электрических цепей.

Признаки последовательного соединения: по каждому элементу электрической цепи протекает один и тот же ток.

Признаки параллельного соединения: каждый из элементов включен на одно и то же напряжение.

Сформулируйте закон Ома.

Ток участка цепи прямо пропорционален напряжению на участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участка.

Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Объясните его физический смысл.

Алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи =0. Следует, что сумма токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме токов, вытекающих из узла. Движение зарядов в цепи направлено так, что они не скапливаются в узлах.

Сформулируйте второй закон Кирхгофа. Объясните его физический смысл.

Алгебраическая сумма падений напряжений на замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС в этом же контуре; алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре =0. Падения напряжения, ЭДС и напряжения, которые совпадают по направлению с обходом контура, берутся со знаком «+», а направленные встречно обходу – со знаком «-».

Какова последовательность расчета электрических цепей методом законов Кирхгофа?

Выбрать «+» направление токов во всех ветвях схемы.

Выбрать «+» направление обхода контура.

Составить уравнение по законам Кирхгофа.

Составить баланс мощностей (закон сохранения энергии).

Что характеризует резистор как элемент электрической цепи?

---

Смотрите также файлы

• Теоретические основы анализа расчетов с покупателями и.doc

• Вхождение Крыма и Севастополя в состав России 1 слайд Цель.docx

• Общение без слов.docx

• Урок в 9 классе по физике " Явление фотоэффекта. Формула Эйнштейна".docx

• Кодекса административного судопроизводства российской федерации принят Государственной Думой 20 февраля 2015 года.docx