Лабораторная работа № 210 изучение законов ома для цепей постоянного тока
Приборы и принадлежности: установка для данной работы.
Цель работы: изучение закона Ома для участков цепи, содержащих и не содержащих ЭДС, а также для замкнутой цепи.
Краткая теория
Обобщённый закон Ома.
Рассмотрим участок электрической цепи, изображенный на рис.1.
Подчеркнём, что нами выбран участок из некоторой произвольной электрической цепи. В ней могут быть другие ЭДС, не входящие в выделенный участок, под действием которых ток по данному участку может течь и навстречу данной ЭДС.
Примечание.
1) На рис.1 вертикальными линиями показано
изображение источника
тока, имеющего
характеристики: ЭДС 
и внутреннее сопротивление r.
Часто вместо слов источник тока говорят:
ЭДС. 2)Терминология:
участок цепи, содержащий ЭДС и сопротивление
R
называется неоднородным,
а содержащий только сопротивление R
– однородным.
Найдем
взаимосвязь между величинами I,
,
1,
2,
3
для рассматриваемого участка. Обозначим
общее сопротивление между точками 1-3
через R0:
R0=R+r,
где
R-сопротивление
внешнего участка цепи, r-
внутреннее сопротивление источника
ЭДС.
Выразим потенциал точки 1 через потенциал точки 3.
При перемещении от точки 3 к точке 2 идем встречно эдс, поэтому потенциал точки 2 оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки 3 на величину эдс , т.Е.
2
= 3
- 
.
Так как на участке без ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому, то потенциал точки 1 выше, чем потенциал точки 2, на величину напряжения в сопротивлении R0 : 1=2 + IR0.
Таким
образом, имеем: 1=3
- 
+IR0
или
IR0=1-
3+
,
откуда
(1)
Запомнить
!
Если
ЭДС 
направлена встречно току, текущему
по данному участку, то в формуле (1)
ее надо взять со знаком минус.
За направление ЭДС принято направление от «-» к «+» (внутри ЭДС).
Выражение (1) является наиболее общей формой закона Ома, из которой следуют известные частные случаи:
1.
Если участок
цепи не содержит ЭДС:
=
0, r
= 0, тогда из формулы (1) имеем
IR=1-2=U12
U , откуда
I=
Это закон Ома для однородного участка цепи, т.е. участка
цепи, содержащего только сопротивление R.
2. Замкнем точки 1 и 3, тогда 1=3 и формула (1) будет иметь вид:
IR0=
I(R+r)=
или I=
.
Это закон Ома для замкнутой цепи с источником тока.
3.
Если внешняя цепь разомкнута (т.е.
I=0),
то 1=2
и 2
-3=
.
Таким образом, разность потенциалов на концах разомкнутого источника тока равна ЭДС.
Говоря о напряжении, необходимо рассматривать два случая :
1.Напряжение на участке цепи равно разности потенциалов на концах этого участка лишь тогда, когда в нем нет источника тока, т.е.
U12=1-2=IR
Иногда величину называют U12 падением напряжения (т.к. 12).
В общем случае, если участок цепи содержит ЭДС, то напряжение на этом участке выражается формулой :
U13=
1-3
.
Полезно иметь в виду, что U13 = U31.