Лабораторна робота №1 Вимірювання напруги, струму та потужності в електричних схемах
Мета роботи: навчитися вимірювати напругу, силу струму і величину потужності в електричних колах, отримати навички підключення вимірювальних приладів.
Устаткування: реостати (25, 65, 100 Ом); вольтметри (150, 250 В); амперметри (1, 3, 5 А ); ватметр.
Теоретична частина
1.1. Закон Ома
а) б) в)
Рис. 1 .1. а) – пасивна гілка; б) – активна гілка; в) – нерозгалужене коло.
(R – пасивний лінійній елемент, який має електричний опір)
а) закон Ома для пасивної гілки (рис. 1.1а):
I = U/R = U·G, (1.1)
величина G, зворотна опору, є електрична провідність, [См]:
G = 1/ R. (1.2)
б) закон Ома для активної гілки (рис. 1.1.б)
І = (±Е ± U)/R; (1.3)
Правило знаків: якщо напрямок ЕРС, або напруги, співпадає з напрямком струму, Е та U – додатні, не співпадає – від'ємні.
в) узагальнений закон Ома (рис.1.1.в):
І = Е/(R0 + Rн), (1.4)
тут R0 – внутрішній опір джерела, Rн - опір навантаження.
1.2. Перший закон Кірхгофа
Алгебраїчна
сума струмів гілок, які з’єднані в
одному вузлі, дорівнює нулю
.
(1.5)
Правило знаків: Струми, які спрямовані до вузла, вважаються додатними, від вузла – від’ємними.
1.3. Другий закон Кірхгофа
Алгебраїчна сума ЕРС в незалежному замкненому контурі дорівнює алгебраїчній сумі спадів напруг на резисторах, які входять в цей контур:
.
(1.6)
Правило знаків: якщо напрямок ЕРС, або струму, співпадає з обраним напрямком обходу контуру, знаки Еі та RiIi – додатні; не співпадають – знаки від’ємні.
Другий закон Кірхгофа, який записаний для кола (рис. 1.1,в),
E = IR0 + IRн = IR0 + U, звідки,
U = Е – IR0 . (1.7)
1.4. Еквівалентний опір
Еквівалентний опір кола (рис.1.2), який містить «n» послідовно з’єднаних опорів, дорівнює сумі цих опорів:
Рис.1.2. Послідовне з’єднання опорів
Re = R1 + R2 +… + Rn . (1.8)
Якщо коло містить «n» однакових послідовно з’єднаних опорів, кожний із яких дорівнює R, то
Re = n·R. (1.9)
Для будь-якого паралельного кола справедливе співвідношення:
.
(1.10)
Отже, еквівалентний опір кола для двох паралельних опорів (рис.1.3):
.
(1.11)
Рис.1.3. Електричне коло з двома паралельними гілками
Для трьох паралельних опорів:
(1.12)
Якщо коло містить «n» однакових паралельно з’єднаних опорів, кожний із яких дорівнює R, то
.
(1.13)
Струми в паралельних гілках розподіляються зворотно пропорційно значенням опорів. Якщо в колі дві паралельні гілки (рис. 1.3) то
(1.14)