IV. Порядок выполнения работы.

Упражнение 1. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

1. На мультиметре M830B установить режим измерения постоянного напряжения до 20 В (20 VDC). Подключить провода к мультиметру:

черный провод к гнезду COM

красный провод к гнезду V Ω mA

2. Другие концы проводов подключить к выводам источника питания блока «Электрические цепи»:

черный провод к гнезду ┴

красный провод к гнезду + 9 В.

3. Записать показание мультиметра в таблицу 1. Повторить измерения 3 раза.

Таблица 1

№	ε, В	Δε, В	UV, В	ΔUV, В	IA, мА	ΔIA, мА
1
2
3
ср.

R_ном = 100 Ом, (ΔR/R) = 5 %.

Приборные погрешности:

ΔU_пр =  ΔI_пр = 

4. С

   Рисунок 6 – Схема для измерения внутреннего сопротивления

   обрать схему для измерения внутреннего сопротивления источника (рис.6), в качестве нагрузки использовать резистор с сопротивлением 100 Ом. Для измерения тока (I_A) использовать мультиметр Victor VC97 в режиме измерения малых постоянных токов (mA ---), подключив к нему черный провод в гнездо COM, красный провод в гнездо mA. Напряжение (U_V) измерять мультиметром M830B в режиме 20 VDC. Измерение провести 3 раза, результаты записать в таблицу 1.

Упражнение 2. Проверка законов Кирхгофа.

1. П

   Рисунок 7 – Схема для проверки законов Кирхгофа

   олучить у преподавателя значения R1, R2, R3 и собрать схему в соответствии с рис.7. В качестве амперметров использовать мультиметры в режиме измерения малых постоянных токов (DC 200 mA).

2. Включить питание и измерить токи I_i в ветвях цепи; значения записать в таблицу 2. В данном упражнении измерения проводить один раз, а при обработке результатов учитывать только приборные погрешности.

3. Измерить напряжение U_i на каждом сопротивлении, записать значения в таблицу 2; измерить напряжение U на выводах источника питания.

4. Определить по паспортам мультиметров абсолютные приборные погрешности ΔU_i и ΔI_i и записать их в таблицу 2.

Таблица 2.

	Ui, В	ΔUi, В	Ii, мА	ΔIi, мА
R1 =
R2 =
R3 =

U = __________ В, ΔU = _________ В.

V. Обработка результатов измерений.

Упражнение 1.

1. Определить средние значения и случайные погрешности прямо измеренных величин, результаты записать в таблицу 1. Определить приборные погрешности по паспортам мультиметров. Определить результирующие погрешности и записать окончательные результаты с учетом округления.

2. Определить внутреннее сопротивление источника по формуле:

.

Определить относительную погрешность:

.

Определить абсолютную погрешность и записать окончательный результат в виде:

r = (r ± Δr) Ом.

3. Определить сопротивление внешней цепи:

.

Определить отклонение полученного значения R от номинального R_ном, отклонение должно лежать в пределах технологического допуска 5 %.

Упражнение 2.

1. Проверить равенство напряжений в параллельных ветвях R2 и R3. Для этого определить модуль разности напряжений |U₂ – U₃| и сравнить его с суммой абсолютных погрешностей ΔU₂ + ΔU₃.

2. Проверить первый закон Кирхгофа: определить сумму токов (I₂ + I₃) и ее абсолютную погрешность (ΔI₂ + ΔI₃), определить модуль разности |(I₂ + I₃) – I₁| и сравнить его с абсолютной погрешностью (ΔI₂ + ΔI₃).

3. Проверить второй закон Кирхгофа:

   1. определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника (см. упр.1) U_вн:

U_вн = I₁r.

Определить относительную погрешность:

.

Определить абсолютную погрешность и записать окончательный результат в виде: U_вн = (U_вн ± ΔU_вн) В;

1. определить сумму напряжений на внутреннем сопротивлении и на ветвях R1 и R2: ΣU(1) = (U_вн + U₁ + U₂) и ее абсолютную погрешность: ΔΣU(1) = (ΔU_вн + ΔU₁ + ΔU₂); сравнить величину ΣU(1) с ЭДС, модуль разности |ΣU(1) – ℰ| не должен превышать величину ΔΣU(1);

2. аналогично п. b) исследовать контур с ветвями R1 и R3.

1. По результатам всех измерений сделать вывод.

Контрольные вопросы

1. Что такое сила электрического тока? Как определена единица силы тока в системе единиц СИ?

2. Что такое напряжение? Как определена единица напряжения в системе СИ?

3. Что такое ЭДС? Методика измерения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.

4. Законы Ома для участка цепи и для замкнутой цепи.

5. Законы Кирхгофа и их применение к расчету цепей постоянного тока.

6. Как включают в цепь вольтметр? Почему?

7. Как включают в цепь амперметр? Почему?

8. В паспорте мультиметра указана приборная погрешность N % + M ед. счета. Как определить по этим данным приборную погрешность измерения постоянного напряжения с пределом 200 В и младшим разрядом (разрешением) 0,1 В?