Порядок виконання роботи

1. Розібрати попередню схему і скласти схему, зображену на рис. 1.14.1.

2. На досліджуваному вольтметрі вибрати діапазон вимірювання до . Визначити ціну поділки на вольтметрах і .

3. Після перевірки схеми на джерелі живлення встановити невелику напругу і ввімкнути джерело живлення в електричну мережу.

4. Пересуваючи повзунок реостата і змінюючи напругу джерела живлення, виставити на контрольному вольтметрі напругу . Потім ручками на магазині опорів підібрати такий опір , щоб стрілка на досліджуваному вольтметрі відхилилася на . Записати покази на магазині опорів , підставити це значення у формулу (1.14.1) і, визначивши кратність за формулою (1.14.2), знайти внутрішній опір досліджуваного вольтметра . Визначити нову ціну поділки досліджуваного вольтметра.

5. Збільшуючи опір , домогтися, щоб стрілка досліджуваного вольтметра відхилилась на 1/3 всієї шкали і записати . Визначити кратність і нову ціну поділки досліджуваного вольтметра.

6. Для кратності розрахувати і встановити на магазині опорів додатковий опір. Записати відповідні покази досліджуваного вольтметра і визначити нову ціну поділки.

7. Визначити відносну і абсолютну похибки вимірювання . Дані занести в таблицю 1.14.1.

Таблиця 1.14.1

№ п/п

, Ом

В

В

, Ом

Ціна поділки на

Ціна поділки на

Контрольні запитання

1. Принцип дії приладів електромагнітної і магнітоелектричної систем.

2. Як розрахувати шунт до амперметра?

3. Опір амперметра дорівнює 0,1 Ом. Чому дорівнює напруга на амперметрі, якщо він показує силу струму 10 А?

4. Опір вольтметра дорівнює 12000 Ом. Який струм проходить через вольтметр, якщо він показує 120 В?

5. Вольтметр, під’єднаний до лампочки розжарювання, що горить, показує 120 В, а амперметр, який вимірює силу струму в лампочці, – 0,5 А. Чому дорівнює опір лампочки? Накресліть схему підключення вольтметра і амперметра.

6. За допомогою амперметра, який розрахований на вимірювання максимального струму 10 А і має опір 0,1 Ом, хочуть виміряти струми до 100 А. Якій опір має мати шунт?

Лабораторна робота №1.15 дослідження опорів паралельно і послідовно з’єднаних провідників

Мета роботи: вивчити закони протікання струму в послідовно і паралельно з’єднаних провідниках; визначити формули розрахунку опорів таких ділянок.

Прилади: джерело постійного струму, мультиметр, досліджувані опори.

Теоретичні відомості

Електричним опором ділянки кола прийнято вважати одну з її характеристик, що визначає впорядковане переміщення носіїв струму на цій ділянці.

Дослідимо, як залежить опір провідника від його розмірів. Для вимірювання опору можна скористатися законом Ома. Вимірявши напругу між кінцями провідника U і величину струму I, що проходить через нього, ми можемо обчислити опір із співвідношення

.

(1.15.1)

Розглянемо кілька простих випадків.

1. Однорідна дротина сталого перерізу. Виміряємо напругу між будь-якими двома точками. Величина струму I в дротині скрізь однакова. Користуючись співвідношенням (1.15.1), знайдемо опір різних відрізків однорідної дротини. Такі вимірювання показують, що опір відрізка однорідної дротини сталого перерізу прямо пропорційний її довжині l.

2. Провідник складений з дротин одного матеріалу і однакової довжини, але різного перерізу. Виміряємо напруги між різними точками, відповідними відрізками однакової довжини, і обчислимо опори цих відрізків за формулою (1.15.1). Знайдемо, що опір відрізків дротин однакової довжини обернено пропорційний площі їх поперечного перерізу S.

3. Якщо в описаному досліді використати дротини однакового перерізу і однакової довжини, але виготовлені з різного матеріалу, наприклад, мідну і залізну, то виявиться, що опір мідної дротини значно менший, ніж залізної. Опір дротини залежить також від її матеріалу.

Добуті результати можна виразити такою загальною формулою:

,

(1.15.2)

де R – опір дротини, l – її довжина, S – площа поперечного перерізу, – коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду матеріалу і від обраної системи одиниць. Величина називається питомим опором матеріалу.

П ровідники в схемах можуть з’єднуватись послідовно (рис. 1.15.1) і паралельно (рис. 1.15.2).

Розглянемо схему послідовного з’єднання провідників, зображену на рис. 1.15.1. Напруга на такій ділянці кола складається з напруг на кожному провіднику:

.

(1.15.3)

За законом Ома для ділянки кола:

; ; ; ,

(1.15.4)

де R – повний опір кола, I – загальний струм, що протікає в колі.

З виразів (1.15.3) і (1.15.4) одержуємо:

,

звідки повний опір кола послідовно з’єднаних провідників:

.

(1.15.5)

У разі послідовного з’єднання провідників їх загальний опір рівний сумі електричних опорів кожного провідника.

Розглянемо схему паралельного з’єднання провідників, зображену на рис. 1.15.2. Колом тече повний струм I:

.

(1.15.6)

За законом Ома для ділянок кола:

; ; ; ,

(1.15.7)

З виразів (1.15.6) і (1.15.7) отримуємо:

звідки:

.

(1.15.8)

У разі паралельного з’єднання провідників величина, обернена до опору кола, рівна сумі обернених величин опорів усіх паралельно з’єднаних провідників.