Робота 2. Дослідження електричних кіл з послідовним, паралельним та змішаним з’єднанням резисторів
2.1. Мета роботи
Оволодіти експериментальними методами дослідження електричних кіл з послідовним, паралельним і змішаним з’єднанням резисторів. Навчитись обчислювати еквівалентні опори при різних способах з’єднання резисторів та потужності, що в них виділяються.
2.2. Короткі теоретичні відомості
Відомо, що резистори в електричному колі можуть бути з’єднані послідовно (рис.2.1,а), паралельно (рис.2.1,б) та змішано (рис.2.1,в).
Рис.2.1.
При послідовному з’єднанні умовний кінець одного резистора з’єднується з початком другого, кінець другого – з початком третього і т.д. При цьому струм у всіх послідовно з’єднаних резисторах один і той же, а спад напруг на кожному резисторі – пропорційний його опорові.
Струм у колі з послідовним з’єднанням резисторів за законом Ома
/2.1/
де
еквівалентний
опір кола, який у загальному випадку
дорівнює сумі n
послідовно з’єднаних опорів.
Спад напруги на кожному опорові
.
/2.2/
Напруга на вході електричного кола дорівнює арифметичній сумі спадів напруг на опорах :
/2.3/
Потужність і-того споживача у послідовному колі
/2.4/
а всіх споживачів:
.
/2.5/
Паралельне з’єднання
резисторів (рис.2.1,б) – це коли умовні
початки всіх резисторів з’єднані в
один електричний вузол, а кінці – в
другий. При паралельному з’єднанні на
всіх опорах одинакова напруга
.
Струм у кожному опорі пропорційний цій
напрузі:
/2.6/
де
провідність і-того опору.
Сила струму в нерозгалуженій частині кола
/2.7/
або
,
/2.8/
де
еквівалентна провідність кола.
Потужність, що споживається при паралельному з’єднанні опорів і-ою віткою,
,
/2.9/
а – всіма споживачами:
/2.10/
Змішане з’єднання
резисторів (рис.2.1,в) – це коли частина
з них з’єднана паралельно (опори
),
а інші - послідовно.
Еквівалентний опір кола (рис.2.1,в)
/2.11/
де
.
Сила струму джерела живлення
.
/2.12/
В електричних колах, які складаються з резистивних елементів, завжди має місце баланс потужностей:
,
/2.13/
де
потужність джерела живлення,
потужності споживачів.
Для електричного кола (рис.2.1,а) баланс потужностей записується так:
.
/2.14/
Для електричного кола, що на рис.2.1,б,
,
/2.15/
і при змішаному з’єднанні резисторів (рис.2.1,в)
.
/2.16/
2.3. Програма роботи
1. Дослідити електричне коло з послідовним з’єднанням резисторів.
2. Дослідити електричне коло з паралельним з’єднанням резисторів.
3. Дослідити електричне коло зі змішаним з’єднанням резисторів.