3. Измерения

Правила Кирхгофа (1) и (2) проверяются экспериментально для вариантов «а+в» и «б+в» (рис. 6). Считая, что сопротивления резисторов заданы достаточно точно, токи в них вычисляются по измеренным на них напряжениям из закона Ома.

1. Собрать цепь варианта «а+в», т.е. с двумя генераторами ₁ и ₂.

2. Включить генераторы и вольтметр. Щупами вольтметра измерить напряжения на всех элементах R_k и Е_k, отмечая полярности напряжений.

Замечание. У реального генератора, работающего в схеме, т.е. в режиме нагрузки, мы измеряем не ЭДС, а его выходное напряжение (и_вых<); но именно его, вместо ЭДС, и следует подставлять в правую часть (2).

3. Те же измерения выполнить для варианта «б+в», т.е. заменив генератор ₁ перемычкой.

4. В варианте «а+в» для всех узлов проверить первое правило Кирхгофа (1). В этом же варианте проверить второе правило (2) для контуров:

I) «₁-R₆-R₂-E₂-R₃-R₅», II) «R₁-R₂-R₄-R₃» и III) «₁-R₆-R₄-R₃-R₅».

Результаты проверок (1) и (2) записать в таблицы 2 и 3:

Таблица 2. Проверка Таблица 3. Проверка

первого правила Кирхгофа второго правила Кирхгофа

№ узла	Теор. Σ±ik, мА	Эксп. Σ±ik, мА		№ контура	Теор. Σ±иk, В	Эксп. Σ±иk, В
1. 2. ………	0 0 0			I II III	1−2 0 1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Сформулировать правила Кирхгофа. Что значит термин «алгебраическая сумма»?

2. Показать, что первое правило Кирхгофа вытекает из закона сохранения заряда, а второе – из основного свойства электростатического поля: циркуляция электростатического поля по любому контуру равна нулю.

3. Записать обобщённый закон Ома в интегральном виде.

4. Чем отличается выходное напряжение генератора от его ЭДС?

5. Изложить идею метода узловых потенциалов. Для какой цепи целесообразно использовать именно этот метод расчёта? Привести пример.

6. Изложить идею метода контурных токов. Для какой цепи целесообразно использовать именно этот метод расчёта? Привести пример.

7. В схеме, изображённой на рис. 7, определить ЭДС генератора ₂ при условии отсутствия тока через этот генератор, если ₁, R₁ и R₂ заданы.

8. Определить токи через резисторы R₃ и R₄ в цепи, показанной на рис. 8, где R₁=1 Ом, R₂=2 Ом, R₃=3 Ом, R₄=4 Ом, ₁=2 В, ₂=4 В.

9 . Вычислить общее сопротивление R₀ цепи, изображенной на рис. 9. Сопротивления всех резисторов указаны на рисунке. Ответ. R₀=(5/7)R.

ЛИТЕРАТУРА

1. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – §§ 54, 68-70.

2. Иродов И. Е. Электромагнетизм. – М.: Физматлит, 2000. − §§ 5.2-5.4.

Работа № Ф307

Нелинейные элементы в цепи постоянного тока

Цель работы: знакомство с нелинейными электрическими элементами и графическим методом расчёта нелинейных цепей; расчёт и испытание простейшего стабилизатора напряжения.