4. Исследование резистивного делителя тока

Д елителем тока называют цепь, образованную элементами (резисторами, конденсаторами и т.д.) соединенными параллельно.

На рис. 7 показан такой делитель из двух сопротивлений. Сигнал источника тока J = I делится на два тока I_R1 и I_R2, которые по Закону Ома пропорциональны напряжению U, созданному на сопротивлениях.

Пользуясь первым законом Кирхгофа и законом Ома, можно записать уравнения электрических величин делителя

Меняя значения R₁ и R₂, можно менять величину токов через сопротивления.

О свойствах делителя тока принято судить по параметру, называемому коэффициентом передачи по току.

К

K_I = I_вых/I_вх

оэффициентом передачи по току K_I цепи называют отношение выходного тока к входному

Пусть в качестве выходного тока рассматривается ток через R₂. Тогда, коэффициент передачи делителя тока в режиме холостого хода (сопротивление нагрузки R_Н = ) равен:

(6)

Коэффициент передачи по току пропорционален сопротивлению, через который не протекает измеряемый ток, и обратно пропорционален сумме двух сопротивлений делителя.

К оэффициент передачи K_I дает возможность рассчитать ток на выходе по известному входному току:

Iвых = K_I∙Iвх.

Как видно из (6), коэффициент передачи не зависит от входного тока и определяется только параметрами элементов (сопротивлениями), из которых собрана цепь.

Задание 5. Исследовать влияние величины R2 на коэффициент передачи по току K_IR2 при R1 = const.

5.1.Собрать цепь по схеме рис.8.

5.2. Установить R1 = 1 кОм, J = 1 мА и параметры амперметров: DC, R_A = 10 нОм.

5.3. Измерить амперметрами величину токов I_R1 и I_R2 при разных значениях R2, указанных в таблице 6. Результат измерений записать в таблицу 6.

5.4. Подсчитать значение коэффициента передачи K_I при заданных значениях R2 и записать в таблицу 6.

5.5. Построить зависимости: I_R1 = f(R2), I_R2 = f(R2), K_IR2 = f(R2) при R1 = const.

Таблица 6

R2, кОм	0.1	0.2	0.5	1	2	4	8	18	38	200
IR1, В
IR2, В
KIR2

Оценить влияние величины R2 на коэффициент передачи по току.

4. Исследование резистивной мостовой схемы

М остовой схемой называется четырехполюсник, у которого при определенном условии выходное напряжение может быть равно нулю при входном напряжении U_вх ≠ 0.

Простейшую резистивную мостовую схему можно получить с помощью двух делителей напряжения, соединенных входными полюсами параллельно (рис. 9 а). Выходными полюсами считают узлы а) и б), а выходным напряжением – U_вых = U_аб.

В принципиальных схемах устройств мостовую схему принято изображать так, как показано на рис. 9 б). Каждый элемент моста называют “плечо”.

П ользуясь законами Кирхгофа можно получить формулу выходного напряжения моста (7)

(7)

Из этого выражения видно, что выходное напряжение будет равно нулю, если числитель будет равен нулю

R ₂R₃ – R₁R₄ = 0. Следовательно,

R₂R₃ = R₁R₄ или R₁/R₂ = R₃/R₄.

Это условие называется условием баланса моста.

Задание 6. Получить экспериментально зависимость выходного напряжения от величины сопротивления одного их плеч моста. Проверить выполнение условия баланса моста.

6.1. Собрать схему моста по рис. 9 а). К полюсам а) и б) подключить вольтметр. Установить источник ЭДС U₁ = 1 В, сопротивления плеч R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 1 кОм.

6.2. Включить режим измерения.

Вольтметр должен показать U_аб = 0. Это значит, что выполняется условие баланса моста.

6.3. Получить экспериментально зависимость

U_аб = f(R_плечо) по вариантам:

вариант 1: R_плечо = R₁; вариант 2: R_плечо = R₂;

вариант 3: R_плечо = R₃; вариант 4: R_плечо = R₄.

Значения сопротивлений установить по таблице 7

Таблица 7

R, кОм	0.05	0.1	0.25	0.5	1	1.5	3	4	9	19	100
Uаб, В

6.4. Построить зависимость U_аб = f(R_плечо).