Лабораторная 3

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра теории электрических цепей

Лабораторная работа № 3

«Линейная электрическая цепь постоянного тока»

Выполнил: студент группы

Москва, 2025

1. Цель работы

Получение навыков сборки простых электрических цепей, включения в электрическую цепь измерительных приборов, измерения токов и напряжений, проверка законов Ома и Кирхгофа в линейной электрической цепи постоянного тока. Изучение особенностей последовательного и параллельного соединения в электрических цепях.

2. Краткие теоретические сведения

Основными законами электрических цепей являются законы Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю.

∑I_k=0

Второй закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма напряжений на пассивных элементах ветвей контура равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура.

∑U_k=∑E_k

Последовательное соединение: через все элементы протекает один и тот же ток.

Эквивалентное сопротивление: 

Напряжение на входе цепи: 

Параллельное соединение: на всех элементах одно и то же напряжение.

Эквивалентная проводимость: 

Ток в неразветвленной части цепи:  ​

3. Порядок выполнения работы

3.1. Исследование последовательного соединения в цепи постоянного тока

3.1.1. Сборка схемы Собрана электрическая цепь согласно рисунку 1.

3.1.2. Настройка оборудования

Тумблеры модуля «Ввод-Вывод» установлены в положения: SA1 и SA3 – «30 В», SA2 – «0,5 А».

Регулятор напряжения источника питания установлен в крайнее левое положение.

3.1.3. Проведение эксперимента

Результаты измерений и вычислений для последовательного соединения занесены в таблицу.

Измерено					Вычислено
Напряжение на входе цепи U, В	Ток в цепи, I, мА	Напряжение на приемниках, В			Сопротивление приемника, Ом		Эквивалентное сопротивление цепи, Rэ, Ом
		U1	U2		R1	R2
6.0	28.0	1.8		4.0	64.3	142.9	214.3
8.0	38.0	2.4		5.4	63.2	142.1	210.5
10.0	47.0	3.0		6.8	63.8	144.7	212.8

3.1.4. Обработка результатов

1. Сопротивления резисторов (по закону Ома):

Для U=6В: 

Для U=8В: 

Для U=10В: 

2. Эквивалентное сопротивление цепи:

.

3. Проверка второго закона Кирхгофа:

Закон выполняется в пределах погрешности измерений.

Вывод по п.3.1: Опытным путем для последовательной цепи подтверждено:

• Справедливость закона Ома и второго закона Кирхгофа, согласно которому сумма падений напряжений на элементах равна напряжению источника.

• Величина общего сопротивления цепи с высокой точностью соответствует сумме сопротивлений всех её компонентов.

• Незначительные отклонения в измерениях обусловлены погрешностью оборудования.

• Установлен ключевой недостаток такого соединения — работа всех приемников взаимозависима, так как через них протекает один и тот же ток.

3.2. Исследование параллельного соединения в цепи постоянного тока

3.2.1. Сборка схемы Собрана электрическая цепь согласно рисунку 2.

Резистор R1: резистор R1 функционального модуля.

Резистор R2: переключаемый резистор R стенда в позиции «150 Ом».

3.2.2. Настройка оборудования

Тумблеры модуля «Ввод-Вывод» установлены в положения: SA1 и SA3 – «30 В», SA2 – «0,5 А».

Регулятор напряжения источника установлен в крайнее левое положение.

3.2.3. Проведение эксперимента

Результаты измерений и вычислений для параллельного соединения занесены в таблицу.

Измерено					Вычислено
U,B	U12,B	I, A	I1,A	I2,A	R1,Ом	R2,Ом	g1,См	g2,См	gэ,См	Rэ,Ом
2.0	2.0	45	31	14	64.5	142.9	0.01550	0.00700	0.02250	44.4
3.0	3.0	68	46	21	65.2	142.9	0.01534	0.00700	0.02267	44.1
5.1	5.1	114	78	35	65.4	145.7	0.01529	0.00686	0.02235	44.7

3.2.4. Обработка результатов

1. Сопротивления резисторов (по закону Ома):

Для U=2В: 

Для U=3В: 

Для U=5.1В: 

2. Эквивалентное сопротивление и проводимость:

(совпадение в пределах погрешности).

3. Проверка первого закона Кирхгофа:

Закон выполняется.

Вывод по п.3.2: Экспериментальные данные подтвердили, что в параллельной цепи:

• Общий ток и сопротивление подчиняются закону Ома.

• Сумма токов в ветвях равна току в неразветвленной части цепи, что соответствует первому закону Кирхгофа.

• Расчетное эквивалентное сопротивление цепи точно совпадает с величиной, обратной сумме проводимостей всех элементов.

• Ключевое преимущество такого соединения — это автономность работы каждого приемника, поскольку все они находятся под одним и тем же напряжением источника питания.

7