Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со схемой установки.

2. Включить установку с помощью ключей К.

3. Перемещая движок реостата, оценить возможный диапазон значений силы тока и напряжения. Выбрать нормирующие значения для амперметра и вольтметра.

4. Заполнить таблицу с данными об амперметре и вольтметре, рассчитать цену деления и абсолютную погрешность каждого прибора.

5. Измерить силу тока и напряжение на нагрузке. Результат измерения занести в таблицу 2.1.

6. Изменить сопротивление нагрузки, передвинув движок реостата. Измерить новые значения силы тока и напряжения. Результаты записать в таблицу.

Т а б л и ц а 2.1

Результаты измерений					Результаты вычислений
№ пп	I		U		ε	Iкз	r	Pн	P	
	дел	А	дел	В	В	А	Ом	Вт	Вт
1
2
3

7. Произвести подобные измерения 8-10 раз, используя весь возможный диапазон значений нагрузки.

8. Построить график зависимости напряжения от силы тока.

9. Из графика определить значения ЭДС и тока короткого замыкания.

10. По формуле (2.5) вычислить сопротивление источника тока.

11. Для каждого измерения по формулам (2.8) и (2.9) рассчитать полезную и полную мощности.

12. Построить графики зависимости полезной и полной мощности от силы тока.

13. По графику определить значение силы тока, соответствующего максимальной полезной мощности.

14. По формуле (2.11) рассчитать КПД источника тока для каждого измерения.

15. Построить графики зависимости КПД от силы тока.

16. Сделать вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что называется электрическим током.

2. Перечислите условия появления и существования тока.

3. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи, для неоднородного участка цепи, для полной цепи.

4. Дайте определение полезной, полной мощностей; КПД источника тока. Каким образом они зависят от величины силы тока?

5. Определите значения силы тока, при которых полезная мощность батареи максимальна и обращается в нуль.

6. Какой ток называется током короткого замыкания? Почему недопустимо короткое замыкание?

Лабораторная работа №4 экспериментальное изучение правил кирхгофа

Вариант 1

Цель работы: изучение правил Кирхгофа.

Приборы и принадлежности: лабораторный стенд для изучения правил Кирхгофа.

Методика и техника эксперимента

Для проверки правил Кирхгофа в данной работе используется электрическая цепь, показанная на рисунке:

ε₁ и ε₂ – ЭДС первого и второго источников тока;

r₁ и r₂ – внутренние сопротивления данных источников тока;

R₁, R₂, R₃ – сопротивления резисторов.

Все элементы цепи смонтированы на внутренней поверхности стенда. На лицевой поверхности стенда находятся гнезда, соединенные с концами резисторов и полюсами источников тока:

Сопротивления резисторов заданы с точностью до 0,1 Ом:

R₁ = (100,3 ± 0,1) Ом, R₂ = (149,7 ± 0,1) Ом, R₃ = (76,3 ± 0,1) Ом. Внутренние сопротивления источников тока не заданы.

Кроме гнезд на лицевой поверхности стенда находятся: вольтметр, ключи К₁, К₂, К₃ и переключатель П. Вольтметр используется для измерения ЭДС источников, напряжения на резисторах и разности потенциалов на полюсах источников тока в рабочем режиме цепи. С этой целью наконечники проводников А и В, идущих от клемм вольтметра, вводятся в соответствующие гнезда стенда. Проводник красного цвета соединен с положительной клеммой вольтметра, проводник синего цвета – с отрицательной клеммой. Измерения производятся по верхней шкале вольтметра. Цена деления шкалы 0,1 В, класс точности вольтметра γ = 2,5 %. Ключи К₁, К₂, К₃ и переключатель П могут находиться в двух положениях. Если ключ К₁ находится в положении 2 – стенд выключен, в положении 1 – стенд включен. Источники тока приведены в рабочее состояние. Если ключи К₂ и К₃ находятся в положении 2 – источники тока выключены, в положении 1 – источники включены. В этом случае на участках цепи текут токи I₁, I₂, I₃.

При изменении положения переключателя П изменяется направление ЭДС второго источника тока (ε₂). Присутствие в цепи переключателя П дает возможность изучать две электрические цепи.

Вариант 1: переключатель П находится в положении 1. В этом случае источники тока включены, как показано на рисунке:

Вариант 2: переключатель П находится в положении 2. В этом случае источники тока включены, как показано на рисунке:

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством стенда.

2. Определить цену деления шкалы и абсолютную погрешность вольтметра по формуле:

ΔU = ,

где γ = 2,5% – класс точности вольтметра, U_н – нормирующее значение напряжения.

3. Нарисовать схемы.

4. Подготовить таблицу для записи результатов измерений.

Т а б л и ц а 2.2

ε1, В	ε 2, В	U1, В	U2, В	U3, В	U′1, В	U′2, В	ΔU,В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
								100,3	149,7	76,3

5. Включите стенд в сеть напряжением 220 В.

6. Ключ К₁ поставить в положение 1, ключи К₂ и К₃ – в положение 2.

7. Измерить ЭДС источников тока ε₁ и ε₂, вводя наконечники проводников вольтметра соответственно в гнезда 1 – 2 и 3 – 4:

О пределите знаки полюсов источников тока следующим образом:

( +) – соединен с проводником красного цвета

(−) – соединен с проводником синего цвета.

На своей схеме укажите знаки полюсов источников и направление ЭДС.

8. Ключи К₂ и К₃ перевести в положение 1. Переключатель П поставить в положение 1 при работе с первым вариантом цепи или в положение 2 при работе со вторым вариантом цепи.

9. Измерить напряжения на резисторах U₁, U₂ и U₃, вводя последовательно наконечники проводников вольтметра в гнезда соответствующих резисторов (R₁, R₂, R₃).

10. Для каждого резистора определить, какое из его гнезд будет иметь более высокий потенциал (более высокому потенциалу соответствует знак «+», более низкому – знак «–»). Знаки гнезд резистора определяются по цвету проводников вольтметра (см. пункт 7).

1 1. На своей схеме обозначить знаки «+» и «–» около гнезд резисторов и определить направление тока в каждом резисторе (ток в цепи течет от точек с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом). На схеме указать стрелкой направление тока в резисторах.

12. Измерить разность потенциалов между полюсами источников тока:

φ₁ – φ₂ = U₁′ ; φ₃ – φ₄ = U₂′.

Для этого введите наконечники проводников вольтметра в гнезда, связанные с полюсами источников тока (по цвету проводников определить какие потенциалы будут иметь большее и какие меньшее значение).

13. Результаты измерений записать в таблицу.

14. Выключить стенд.

Вариант 2