Примеры измерений и расчетов:

Параллельное соединение резисторов

Измерение 1: R₁ = 1,0 кОм, R₂ = 5,6 кОм, R₃ = 10 кОм

Напряжение U = 10,0 V

i
1	1.0	9.8	9.8
2	5.6	1.8	10.1
3	10	0.97	9.7

Полная сила тока: I = 13 mА

I₁ + I₂ + I₃ = 12,6 mА

Общее сопротивление R = U / I = 0,77 кОм

1.310^-3 или R_th = 0,78 кОм

В обоих измерениях общая сила тока получается из суммы измеренных разветвлённых токов. Закон для токов, таким образом, выполняется. Отдельные напряжения R_i·I_i являются такими же, как общее напряжение U. Экспериментально установленное полное сопротивление равняется теоретическому значению R_th, вычисленному из отдельных сопротивлений. ∑

б) Последовательное соединение резисторов

Измерение 2: R₁ = 1,0 кОм, R₂ = 5,6 кОм, R₃ = 10 кОм

Напряжение U = 10,0 V

Сила тока I = 0,60 мА

Общее сопротивление R = U / I = 16,7 кОм

i
1	1.0	0.58	0.58
2	5.6	3.3	0.59
3	10	5.9	0.59
	16.6	9.8	-

В обоих измерениях общее напряжение получается из суммы отдельных напряжений на R_i. Таким образом, закон для напряжений выполняется. Экспериментально установленное общее сопротивление совпадает с суммой отдельных сопротивлений и силой тока U_i / R_i через отдельные резисторы общего тока I.

Упражнение 2. Деление напряжения с помощью потенциометра

Решаемые задачи:

- исследование простого делителя напряжения;

- исследование делителя напряжения с нагрузкой;

- исследование делителя напряжения с потенциометром.

Основы

Второй закон Кирхгофа гласит, что сумма всех напряжений в замкнутом контуре равна сумме ЭДС в этом контуре..

С помощью делителя напряжения можно делить напряжения на отдельные части и, в частности, получать малые отдельные напряжения. Делитель напряжения, как правило, состоит из двух резисторов, приложенное напряжение U между которыми делится на два отдельных напряжения. Делители напряжения используются, например, в измерительных щупах (контактных измерительных головках) или для установки рабочих точек (под напряжением) для активных компонентов, например, с транзисторной усилительной схемой.

В начальном эксперименте, в частности, исследуется делитель напряжения, сконструированный из различных резисторов и выходных напряжений. Во втором эксперименте, исследуется делитель напряжения с нагрузкой. В конце работы устанавливается делитель напряжения с потенциометром и измеряется выходное напряжение.

Оборудование

1 Доска для подключений DIN A4 ................………....................

1 комплект из 10 соединительных вилок .........................................

1 STE резистор 47 Ω ......................... ………………………………

2 STE резистора 100 Ω ......................……………………………….

1 STE резистор 150 Ω ,........................................... ……………….

1 STE резистор 470 Ω ....................………………………………..

1 STE потенциометр 220 Ω .................. ……………………………

1 блок питания постоянного тока, 0 ± 15 В. ............................

2 LD analog 20 – универсальный измерительный прибор. ………

3 пары кабелей, 50 см, красные и синие ...............………………...

Рис. 1: Простой делитель напряжения

При ненагруженном делителе напряжения сила тока I является результатом приложенного напряжения U и суммы сопротивлений R₁ и R₂:

(1)

и, таким образом, для падения напряжения U, например, на резисторе R₁,

(2)

Рис. 2: Делитель напряжения с нагрузкой

При наличии делителя напряжения с нагрузкой, ток дополнительно течет через резистор нагрузки R_L. Это приводит к увеличению силы тока I во время падения напряжения на резисторе R₂ и тем самым к падению выходного напряжения U_a.

Для резистора R₁^* (параллельное соединение R₁ и R_L) применимо следующее:

(3)

и, таким образом, сила тока:

(4)

и для напряжения, следуя формуле (2):

(5)

или

(6)

Рис. 3: Делитель напряжения с потенциометром

Падение напряжения с потенциометром с резистором R_P согласно (2) равно,

(7)

Это позволяет соответствующим образом регулировать напряжение U_a между 0 В и U_P с помощью соответствующего отдельного компонента.

Резистор R₂ служит здесь как последовательно подключенный резистор для предотвращения короткого замыкания.

Порядок выполнения работы:

Примечание: Обращайте внимание на значения измеряемых величин и полярность на измерительных приборах во время всех исследований. Подключение источника питания осуществляется только после проверки цепи преподавателем или инженером!