2. Проверка закона Ома

Задание 2. Проверить выполнение закона Ома с помощью измеренных экспериментально значений напряжений U₁ на резисторе R₁, U₂ на резисторе R₂ и тока I в схеме, представленной на рис.

2.1. Собрать на рабочем поле схему цепи с измерительными приборами в соответствии с рис. При включении измерительных приборов обратить внимание на полярность внешних полюсов вольтметра и амперметра.

2.2. Задать параметры элементов и приборов:

R₁ = 1 кОм, R₂ = 4 кОм; ЭДС источника V₁ = 1 В; параметры вольтметров XMM1, XMM3: MODE - DC, R_V = 10 Мом; амперметра XMM2: MODE – DC, R_I = 10 нОм;

2.3. Рассчитать значение тока I в контуре и напряжение на резисторах U₁ и U₂ по закону Ома:

Так как внутреннее сопротивление амперметра

R_I << (R₁ + R₂),

а внутренние сопротивления вольтметров

R_V >> R₁ и R_V >> R₂,

то в численных расчетах сопротивления приборов можно не учитывать.

Результаты расчета записать в табл. 3.

_{Расчёты.}

Табл. 3.

	Результаты расчетов	Результаты измерений
I, А
U1, В
U2, В

2.4. Включить режим измерения. Приборы покажут результат измерения U₁, U₂ и I, которые также записать в табл. 3.

2.5. По результатам расчета и измерений показать на схеме стрелками положительные направления тока и напряжений на элементах цепи.

3. Проверка законов Кирхгофа.

Задание 3. Проверить выполнение законов Кирхгофа с помощью измеренных экспериментально значений токов I₁, I₂, I₃ и напряжений U₁, U₂, U₃ в цепи, изображенной на рис. 1.10.

3.1. Собрать на рабочем поле схему цепи с измерительными приборами в соответствии с рис. При включении измерительных приборов обратить внимание на полярность внешних полюсов вольтметра и амперметра.

3.2 Установить параметры вольтметров XMM1, XMM3, XMM6: MODE - DC, R_V = 10 Мом; амперметров XMM2, XMM4, XMM5, XMM7: MODE – DC, R_I = 10 нОм; значения сопротивлений, ЭДС и тока источников в соответствии со своим вариантом.

Вариант	R1, кОм	R2, кОм	R3, кОм	E1, В	J, мА
2	1	2	3	1	1

Нетрудно видеть, что внутренние сопротивления амперметров малы по сравнению с сопротивлениями R₁, R₂, R₃, а внутренние сопротивления вольтметров намного больше R₁, R₂, R₃.

Поэтому в численных расчетах сопротивления приборов можно не учитывать. И расчетная схема будет иметь вид, представленный на рис. ниже.

В приведенной схеме:

- g = 2 – количество узлов;

- p = 4 – количество ветвей;

- N_i = 1 – количество источников тока.

- n₁ = 1 – число уравнений по первому закону Кирхгофа;

- n₂ = 2 – число уравнений по второму закону Кирхгофа.

В ветвях стрелками показаны токи, положительные направления которых выбираются произвольно. Ток I₄ = J₁.

Запишем законы Кирхгофа.

Первый закон для узла 1:

Второй закон

- для контура 1:

- для контура 2:

3.3 Из полученной системы трех уравнений рассчитать токи в ветвях и определить напряжения на резисторах R₁, R₂, R₃. Результаты занести в табл. 4.

3.4 Включить режим измерения. Приборы покажут результат измерений при соответствующей полярности полюсов приборов. Записать результаты в табл. 4.

3.5 По результатам расчета и измерений показать на схеме стрелками положительные направления тока и напряжений на элементах цепи.

_{Расчёты.}

Аналогично найдём :

Теперь найдём напряжения на вольтметрах. Для ХММ1 справедливо:

, где внутреннее сопротивление вольтметра — .

Тогда:

Для ХММ6 справедливо:

, где внутренним сопротивлением амперметра можно пренебречь.

Тогда:

Табл. 4.

Величины	J1	I1	I2	I3	E1	U1	U2	U3
Расчетные значения	1 mA	-91 uA	545 uA	363 uA	1 B	-90 mB	1 B	1,09 B
Экспериментальные значения	1 mA	-90,861 uA	545, 408 uA	363,62 uA	1 B	-90,83 mB	1 B	1,09 B