4. Дослідження резистивного дільника струму

Дільником струму називають ланцюг, утворений елементами (резисторами, конденсаторами й т.д.), з'єднаними паралельно.

На рис. 5 показаний такий дільник із двох опорів. Сигнал джерела струму J = I ділиться на два струми I_R1 й I_R2, які за Законом Ома пропорційні напрузі U, створеній на опорах.

Користуючись першим законом Кірхгофа й законом Ома, можна записати рівняння електричних величин дільника

Змінюючи значення R₁ й R₂, можна змінювати величину струмів через опори.

Про властивості дільника струму прийнято судити по параметру, називаному коефіцієнтом передачі по струму.

К

K_I = I_вих/I_вх

оефіцієнтом передачі по струму K_I кола називають відношення вихідного струму до вхідного

Нехай як вихідний струм розглядається струм через R₂. Тоді, коефіцієнт передачі дільника струму в режимі холостого ходу (опір навантаження R_Н = ) дорівнює:

Коефіцієнт передачі по струму пропорційний опору, через який не протікає вимірюваний струм, і обернено пропорційний сумі двох опорів дільника, не залежить від вхідного струму й визначається тільки параметрами елементів (опорами), з яких зібране коло.

Завдання 5. Дослідити вплив величини R2 на коефіцієнт передачі по струму KIR2 при R1 = const.

5.1.Зібрати коло за схемою рис.6.

5.2. Установити R1 = 1 кОм, J = 1 мА й параметри амперметрів: DC, R_A = 10 нОм.

5.3. Виміряти амперметрами величину струмів I_R1 й I_R2 при різних значеннях R2, зазначених у таблиці 6. Результат вимірювань записати в таблицю 6.

5.4. Підрахувати значення коефіцієнта передачі K_I при заданих значеннях R2 і записати в таблицю 6.

5.5. Побудувати залежності: I_R1 = f(R2), I_R2 = f(R2), K_IR2 = f(R2) при R1 = const.

Таблиця 6

R2, кОм	0.1	0.2	0.5	1	2	4	8	18	38	200
IR1, В
IR2, В
KIR2

5. Дослідження резистивної мостової схеми

Мостовою схемою називається чотириполюсник, у якого при певній умові вихідна напруга може дорівнювати нулю при вхідній напрузі U_вх ≠ 0.

Найпростішу резистивну мостову схему можна одержати за допомогою двох дільників напруги, з'єднаних вхідними полюсами паралельно (рис. 7а). Вихідними полюсами вважають вузли а) і б), а вихідною напругою – U_вих = U_аб.

У принципових схемах пристроїв мостову схему прийнято зображувати так, як показано на рис. 7 б). Кожен елемент мосту називають “плече”.

Користуючись законами Кірхгофа можна отримати формулу вихідної напруги моста (7)

Із цього виразу видно, що вихідна напруга буде дорівнювати нулю, якщо чисельник буде дорівнювати нулю R₂R₃ – R₁R₄ = 0.

Отже,

R₂R₃ = R₁R₄ або R₁/R₂ = R₃/R₄.

Ця умова називається умовою балансу мосту.

Завдання 6. Отримати експериментальну залежність вихідної напруги від величини опору одного з плечей мосту. Перевірити виконання умови балансу мосту.

6.1. Зібрати схему мосту по рис. 7 а). До полюсів а) і б) підключити вольтметр. Установити джерело ЕРС U₁ = 1 В, опори плечей R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = 1 кОм.

6.2. Включити режим вимірювання.

Вольтметр повинен показати U_аб = 0. Це значить, що виконується умова балансу мосту.

6.3. Одержати експериментально залежність

U_аб = f(R_плече) по варіантах:

варіант 1: R_плече = R₁; варіант 2: R_плече= R₂;

варіант 3: R_плече= R₃; варіант 4: R_плече = R₄.

Значення опорів установити по таблиці 7

Таблиця 7

R, кОм	0.05	0.1	0.25	0.5	1	1.5	3	4	9	19	100
Uаб, В

6.4. Побудувати залежність U_аб = f(R_плече).

Зміст звіту

Звіт повинен містити

1. Аналітичні вирази законів Ома й Кірхгофа.

2. Принципову електричну схему досліджуваного кола із зазначенням параметрів елементів.

3. Аналітичні вирази струмів і напруг для відповідних завдань.

4. Результати розрахунків і вимірювань, зведених у таблиці.

5. Графіки всіх досліджуваних залежностей.

6. Короткі пояснення результатів досліджень. (Перевірка виконання законів Ома й Кірхгофа й т.д.).