6. Лабораторный практикум

6.1. Лабораторная работа 1 Линейные цепи постоянного тока

6.1.1. Цель работы

1) Освоение методики измерения токов, напряжений, потенциалов.

2) Опытная проверка законов Кирхгофа.

3) Расчет токов в ветвях заданной электрической цепи с помощью законов Кирхгофа.

4) Составление баланса мощностей.

5) Сравнение результатов опыта и расчета.

6.1.2. Особенности выполнения работы

На первом занятии необходимо освоить ме­тодику измерения ЭДС, токов, напряжений, потенциалов и прове­сти измерения по программе из задания на лабораторную работу в одной из схем (рис. 6.1).

На следующем занятии экспериментальные данные (токи, напряжения, потенциалы) сравнивают с результатами расчетов. Поскольку макеты установок на­ходятся в лаборатории в течение всего времени выполнения лабораторной работы, при необходимости эксперимент можно повторить и уточнить дан­ные опыта.

6.1.3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка содержит:

1) панель, на которой установлены приборы магнитоэлектрической системы: три миллиамперметра и вольтметр, сопротивления r₁, r₂, r₄, r₅;

2) два источника постоянной регулируемой ЭДС;

3) два магазина сопротивлений – r₃ и r₆ ;

4) ключ S, соединительные провода.

Схема исследуемой цепи, величины r₁, r₂, r₄, r₅, r_А1, r_А2, r_А3 приведены на панели. Значения r₃, r₆, E₁, Е₂ задаются преподавателем. Сопротивления источников питания в расчетах принимают равными нулю, поскольку их вели­чины на несколько порядков меньше, чем сопротивления r_1­­ ÷ r₆, которые равны десяткам Ом. Вольтметр можно считать идеальным (r_v = ∞), так как его сопротивление на несколько порядков больше, чем r₁ ÷ r₆ .

6.1.4. Опытная часть

1) Измерить Е₁ и Е₂, значения ЭДС занести в табл. 6.1.

Измерение ЭДС. Зажимы «+» и «–» вольтметра присоединяются соот-ветственно к зажимам «+» и «–» источника питания. Посколь­ку сопротивление вольтметра на несколько порядков больше со­противления источника, величину ЭДС можно принять равной по­казанию вольтметра.

а б

в г

Рис. 6.1. Варианты схем для расчетно-экспериментальной работы

д е

ж з

Рис. 6.1, лист 2.

2) Собрать схему, изображенную на макете. Заполнить табл. 6.1 (значения r₃ и r₆ задает преподаватель). При замкнутом ключе S измерить токи от действия обеих ЭДС, полученные значения занести в табл. 6.2.

Определение направления тока. Если стрелка амперметра от­клонилась вправо от нулевого деления, то положительное направ­ление тока – от зажима «+» амперметра к зажиму «–» (рис. 6.2, а). Если стрелка амперметра отклонилась влево от нулевого деления, положительное направление тока – от зажима «–» к зажиму «+» (рис. 6.2, б).

3) Приняв потенциал одного из узлов схемы равным нулю, измерить потенциалы указанных точек и занести их значения в табл. 6.3.

а б

Рис. 6.2. Определение направления тока по показанию амперметра

Измерение потенциалов. Величина потенциала определяется с точностью до произвольной постоянной, поэтому потенциал одной из точек схемы можно принять равным нулю, потенциалы остальных точек определяются относительно потенциала этой (базисной) точки, к которой присоединяется зажим «–» вольтметра.

Зажим вольтметра «+» присоединяется поочередно к точкам схемы, потенциалы которых необходимо измерить. Если стрелка отклоняется вправо от нулевого деления, потенциал точки поло­жительный, влево – отрицательный.