10.2. Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 10.4).

2. Оставив ключ К₁ разомкнутым, замкнуть ключ К₂. Записать показания вольтметра. Эту величину можно приблизительно считать равной ЭДС.

3. Введя всё сопротивление R, замкнуть ключ К₁. Записать показания амперметра и вольтметра. Увеличивая последовательно силу тока, довести её до максимального значения, записывая при этом в таблицу значения силы тока и напряжения.

4. Вычислить для всех значений силы тока и напряжения , и

5. Построить на одних и тех же осях графики , , и сравнить их с теоретическими.

Контрольные вопросы и задания

1. Как устроен щелочной аккумулятор?

2. Что называют полезной мощностью?

3. Что называют полной мощностью?

4. Как зависит полная, полезная мощность и КПД от силы тока? Вывести формулы.

Лабораторная работа № 17 проверка закона ома для последовательной цепи переменного тока

Цель работы: изучить закон Ома для последовательной цепи переменного тока с омическим, ёмкостным и индуктивным сопротивлениями для уяснения сдвига фаз между током напряжением; экспериментально проверить закон Ома; научиться строить векторные диаграммы и применять их для характеристики переменного тока.

Оборудование: регулятор напряжения, реостат, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, миллиамперметр, четыре вольтметра.

17.1. Краткие теоретические сведения

Если к концам проводника с омическим сопротивлением приложена ЭДС, значение которой в каждый момент времени определяется уравнением , где − амплитуда; − круговая частота, то в нём возникает переменный электрический ток, сила которого в данный момент времени определяется по закону Ома:

(17.1)

В этом случае ток и напряжение совпадают по фазе.

Если в цепи есть ещё и катушка индуктивности, характеризуемая индуктивностью L и сопротивлением X_L, то под действием той же ЭДС возникает ток:

(17.2)

где амплитудная сила тока

(17.3)

− индуктивное сопротивление

(17.4)

− круговая частота, ;  − линейная частота.

В этом случае ток отстаёт по фазе от напряжения на угол :

(17.5)

Если вместо катушки в цепь ввести конденсатор ёмкостью С, то под действием той же ЭДС в цепи возникает ток

(17.6)

При этом амплитудная сила тока

(17.7)

где − ёмкостное сопротивление

(17.8)

В этом случае ток опережает напряжение на :

(17.9)

Если цепь состоит из последовательно включенных нагрузок: активной, ёмкостной и индуктивной, то в цепи под действием той же ЭДС возникает ток

(17.10)

где или

(17.11)

где полное сопротивление

(17.12)

Формула (17.11) выражает закон Ома для последовательной цепи переменного тока. При этом угол сдвига фаз между током и напряжением

(17.13)

В приведенных формулах I₀ и ₀ − максимальные (амплитудные) токи и напряжения. Приборы показывают эффективные значения, которые в раз меньше максимальных, т.е.

, , .

Преобразуем формулу следующим образом:

или

(17.14)