Краткая теория.
Лабораторная работа №3,02.
Тема: Виды соединения резисторов, проверка закона Ома и Кирхгофа.
Цель работы: Практически убедиться в физической сущности закона Ома для участка цепи и всей цепи. Изучить соотношения между токами и напряжениями при последовательном, параллельном и смешанном соединении резисторов и определение сопротивления электрической цепи. Проверить опытным путём закон Кирхгофа.
Приборы и оборудование: источник электрической энергии, реостаты, амперметры магнитоэлектрической системы, однополюсный выключатель, соединительные провода.
Краткая теория.
Расчёт и анализ любых электрических цепей может быть проведён с помощью основных законов электрических цепей: Закон Ома, первого и второго законов Кирхгофа.
Как показывает опыт, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна как
закон Ома: . Закон Ома справедлив для линейных цепей (R= const). Рассмотрим замкнутую цепь (рис.1).
Ток в этой цепи определяется по формуле . Это соотношение
Называется законом Ома для всей цепи: сила тока в электрической цепи с одной ЭДС прямо пропорциональна этой ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.
Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей, соединённых в любой узловой точке электрической цепи равна нулю =0.
Например, для узла А (рис.2)
Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резисторах, элементах контура:
Для электрической цепи (рис.1) по второму закону Кирхгофа можно написать:
На практике производят расчёт цепей с различными схемами соединения приёмников. Если приёмники соединены та, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение приёмников, называется последовательным (рис.3). Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковое значение: . Сумма падений напряжений на отдельных участках цепи, равна напряжению всей цепи:
Рис.3 Последовательное соединение резисторов
Напряжение цепи можно представить как U=IRэкв., где Rэкв. Эквивалентное сопротивление всей цепи.
Следовательно Общее сопротивление цепи, которое состоит из нескольких последовательно соединённых резисторов, рано сумме сопротивлений этих резисторов .
Параллельным называется такое соединение, при котором соединяются между собой, как условные начала приёмников, так и их концы (рис.4).
Для параллельного соединения свойственно одно и то же напряжение на выводах всех приёмников:
Согласно первому закону Кирхгофа , и, согласно закону Ома,
можно записать:
тогда
Сокращая обе части равенства на U, получаем формулу подсчёта эквивалентного сопротивления:
или эквивалентной (общей) проводимости
Смешанным или последовательно-параллельным называют такое соединение приёмников, при котором на одних участках электрической цепи они соединяются параллельно, а на других последовательно. При подсчёте электрических цепей со смешанным соединением приёмников. Используются соотношения как для последовательного, так и для параллельного соединения.