А) Используемые приборы и компоненты

Ammetr (амперметр) из поля Indicators (индикаторы);

Yoltmeter (вольтметр) из поля Indicators (инструменты);

Multimeter (мультиметр) из поля Instruments (инструменты);

Batteru (источник ЭДС) из поля Sources (источники);

DC Current Soure (источник тока) из поля Sources (источники);

Resistor (резисторы) из поля Busic (базовые).

Б) Краткие сведения из теории

Замена является эквивалентной, если при одинаковых токах, протекающих через элементы, напряжения на их зажимах также будут равны.

Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений:

(4.1)

Эквивалентная замена двух параллельно включенных сопротивлений:

(4.2)

Эквивалентная замена двух последовательно включенных источников ЭДС:

(сумма алгебраическая). (4.3)

Эквивалентная замена двух параллельно включенных источников тока:

(сумма алгебраическая). (4.4)

Формула для вычисления напряжения на одном из плеч делителя напряжения (на резисторе R₁):

(4.5)

Формула для вычисления тока, протекающего через одно из плеч делителя тока (через резистор R₁):

(4.6)

В) Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1: замена последовательного соединения резисторов одним эквивалентным.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов R₁= 2 Ом и R₂ = 3 Ом, относительно зажимов А и В (рис. 4.32) по формуле (4.2). Результаты расчета занесите в графу «Расчет».

Соберите схему электрической цепи, подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности. Результат измерения занесите в графу «Измерение».

Примечания: 1) некоторые элементы и приборы требуют заземления, причем в одних случаях программа просто откажется выполнять операцию, в других случаях без заземления иногда выдает искаженный результат; 2) требует внимания отличие условных обозначений резисторов, применяемых в программе, от предусмотренных российских стандартов.

R1

2 Ω

R2

3 Ω

A

B

Рис. 4.32. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
5 Ом	5 Ом

Эксперимент 2: замена параллельного соединения резисторов одним эквивалентным.

Рассчитайте эквивалентные сопротивления двухполюсника, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов R₁= 12 Ом и R₂ = 4 Ом, относительно зажимов А и В (рис. 4.33) по формуле (4.2). Результат расчета запишите в графы «Расчет». Соберите схему электрической цепи, подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности. Результат измерения занесите в графу «Измерение».

B

A

R1

12 Ω

R2

4 Ω

Рис. 4.33. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
3 Ом	3 Ом

Эксперимент 3: замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС.

Рассчитайте значение эквивалентной ЭДС для последовательного соединения двух источников ЭДС Е₁ = 12 В и Е₂ = 4 В относительно зажимов А и В (рис. 4.34) по формуле (4.3). Результат расчета занесите в графу «Расчет».

Соберите схему электрической цепи, подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности. Результат измерения занесите в графу «Измерение».

E1

12 V

B

A

E2

4 V

Рис. 4.34. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
8 Ом	8 Ом

Эксперимент 4: замена параллельного соединения идеальных источников тока.

Рассчитайте значение тока эквивалентного источника тока для параллельного соединения двух идеальных источников тока, J₁ = 8 A и J₂ = 14 А, относительно зажимов А и В (рис. 4.35) по формуле (4.4). Результат занесите в графу «Расчет».

Соберите схему электрической цепи, подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности. Результат измерения занесите в графу «Измерение».

A

B

J2

14 A

J1

8 A

R

1 Ω

Рис. 4.35. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
6 Ом	6 Ом

Эксперимент 5: измерение напряжения на плече делителя напряжения.

Рассчитайте напряжение на каждом резисторе делителя напряжения (рис. 4.36) по формуле (4.5). Результат расчета занесите в графу «Расчет».

Соберите схемы электрической цепи, подключите вольтметры и проверьте правильность расчетов. Результаты измерений занесите в графу «Измерение».

E

15 V

R1

5 Ω

R2

10 Ω

UR1

UR2

Рис. 4.36. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
UR1 = 5 В; UR2 = 10 В	UR1= 5 В; UR2 = 10 В

Эксперимент 6: измерение тока, протекающего через ветвь делителя тока.

Р

R1

5 Ω

ассчитайте токи через каждый резистор делителя тока (рис. 4.37) по формуле (4.6). Результат расчета занесите в графу «Расчет». Соберите схему электрической цепи, подключите амперметры и проверьте правильность расчетов.

JR2

JR1

R2

10 Ω

J

6 A

Рис. 4.37. Схема исследуемой цепи

Расчет	Измерение
IR1= 4 А; IR2 = 2 А	IR1 = 4 А; IR2 = 2 А