Литература

1. Касаткин А.С., Немцов Н.В. Электротехника, М., Энергоатомиздат, 1983, гл. 12, § 12.1.-1.3, 12.9, 12.10.

2. Электротехника (под ред. В.Г. Герасимова), М., Высшая школа, 1985, гл. 11, § 11.1.-11.5, 11.11.

Контрольные вопросы:

1. Какие существуют погрешности измерительных приборов?

2. Как определяют поправки к показаниям прибора?

3. Что называется приведенной погрешность прибора?

4. Что обозначает класс точности прибора?

5. В каких случаях при измерениях пользуются графиком поправок?

6. Условные обозначения по шкале прибора.

7. Различные системы приборов и их принцип действия.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИСТОРОВ, ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА И ОМА (ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА)

Цель работы:

1. Практически убедиться в физической сущности закона Ома для участка цепи и всей цепи.

2. Изучить отношения между токами и напряжениями при последовательном, параллельном и смешанном соединении резисторов и определить сопротивление электрической цепи.

3. Проверить опытным путём законы Кирхгофа.

Общие теоретические положения.

Расчет и анализ электрических цепей может быть произведен с помощью основных законов электрических цепей: Закон Ома, первого и второго законов Кирхгофа.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна как закон Ома:

. (2.1)

Закон Ома справедлив для линейных цепей (R=const).

Рассмотрим полную цепь (рис 2.1). Ток в этой цепи определяется по формуле

. (2.2)

Это соотношение называют законом Ома для всей цепи: сила тока в электрической цепи с одной ЭДС прямо пропорциональна этой ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей, равна нулю: . Например, для узла A (рис 2.2)

. (2.3)

Рис.2.1. К выводу закона Рис.2.2. К пояснению первого

для Ома всей цепи. закона Кирхгофа

Смешанным или последовательно-параллельным называется такое соединение приёмников, при котором на одних участках цепи они соединяются параллельно, а на других – последовательно. При расчете электрических цепей со смешанным соединением приёмников используются соотношения, как для последовательного, так и параллельного соединения.

Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резисторных элементах контура: . Для электрической цепи рис.2.1. по второму закону Кирхгофа можно написать

(2.4)

На практике производят расчёт цепей с различными схемами соединения приёмников. Если приёмники соединены так, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение приёмников называется последовательным (рис.2.3.). Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковое значение: . Сумма падений напряжений на отдельных участках равна напряжению на всей цепи:

(2.5)

Напряжение цепи можно представить как , где - эквивалентное (общее) сопротивление всей цепи. Следовательно,

(2.6)

Сократив обе части равенства на ( ), получим

(2.7)

Общее сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных резисторов, равно сумме сопротивлений этих резисторов.

Параллельным называется такое соединение приёмников, при котором соединяются между собой как условные начала приёмников, так и концы (рис.2.4.). Для параллельного соединения характерно одно и то же напряжение на выходах всех приёмников: . Согласно первому закону Кирхгофа , а согласно закону Ома можно записать , , , … ,.

Тогда . Сокращая обе части равенства на ( ), получаем формулу подсчета эквивалентной (общей) проводимости:

(2.8)

или

(2.9)

Рис.2.3. Последовательное соединение резисторов.

Рис.2.4. Параллельное соединение резисторов.