Мета роботи
Практично переконається у фізичних сутності закону Ома для ділянки ланцюга. Перевірити дослідним шляхом закони Кірхгофа.
Обладнання
Приладовий щит № 1. Стенд.
Теоретичне обгрунтування
Розрахунок і аналіз ел.цепі може бути проведений за допомогою основних законів ел.цепі закон Ома, першого і другого законів Кірхгофа.
Як показують досліди, струм на ділянці кола прямо пропорційно напрузі на цій ділянці ланцюга і назад пропорційно опорі тієї ж ділянки-це закон Ома
Розглянемо повну ланцюг: струм у цьому ланцюзі визначається за формулою (закон Ома для повного кола). Сила струму в ел.цепі з одного ЕРС прямо пропорційний цієї ЕРС і обернено пропорційний сумі опорі зовнішньої і внутрішньої ділянок кола.
Відповідно до першого закону Кірхгофа, алгебраїчна сума струмів гілок сполук в будь-якій вузловій точці ел.цепі дорівнює нулю.
Згідно другого закону Кірхгофа в будь-який замкнутому контурі ел.цепі, алгебраїчна сума ЕРС дорівнює алгебраїчній сумі напрузі на всіх резисторних елементів контуру.
Порядок виконання роботи:
Ознайомитися з приладами і стендом, для виконання роботи. Підключимо шнур живлення до джерела живлення.
Джерело підключити до стенду, змінюючи змінним резистором опір ланцюга вимірюємо струм, напруга. Результати заносимо в таблицю. Провести необхідні розрахунки
На стенді «закон Кірхгофа». Міняємо опір ланцюга. Результати дослідів заносимо в таблицю. Провести необхідний розрахунок
Рис. 1. Закон Ома для ділянки кола
Рис.2. Перший закон Кірхгофа
Табл.1
| Дані спостережень | Результати обчислень | |||
| R | U | I | Uобщ | E |
| 1 | 3 | 3 | 3 | 3,3 |
| 1,5 | 3 | 2 | 3 | 3,2 |
| 3 | 3 | 1 | 3 | 3,1 |
Табл.2
| Дані спостережень | Результати обчислень | |||||||
| R1 | R2 | I1 | I2 | I3 | I4 | I2 + I3 | U1 | U2 |
| 2 | 0,7 | 4 | 1 | 3 | 4 | 4 | 2 | 2,1 |
| 1 | 1 | 4 | 2 | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 |
| 0,7 | 2 | 4 | 3 | 1 | 4 | 4 | 2,1 | 2 |
Е1 = 3 (1 +0,1) = 3,3; Е2 = 2 (1,5 +0,1) = 3,2; Е3 = 1 (3 +0,1) = 3,1
U1 = 2 * 1 = 2; U2 = 2 * 1 = 2; U1 = 3 * 0,7 = 2,1; U2 = 1 * 2 = 2
Висновок
Досвідченим і розрахунковим шляхами довели, що сила струму в ел.цепі з одного ЕРС прямо пропорційний цієї ЕРС і обернено пропорційний сумі опорів зовнішніх і внутрішнього ділянки кола. Відповідно до першого закону Кірхгофа сила струму на вході кола дорівнює силі струму на вході ланцюга. Сума струмів на гілках ланцюга дорівнює струму на виході ланцюга.
Відповіді на контрольні питання
Закон Ома для повного кола розглядає повний опір усього ланцюга, а закон Ома для ділянки ланцюга розглядає тільки дану ділянку ланцюга. Обидва закони Ома показують залежність сили струму від опору - чим більше опір, тим менше сила струму і ЕРС або навпаки.
Для створення напруги в ланцюзі необхідний рух зарядів всередині джерела струму, а це відбувається тільки під дією сил, прикладених ззовні. При відсутності струму в ланцюзі ЕРС дорівнює різниці потенціалів джерела енергії, тому підключений в цей ланцюг вольтметр показує ЕРС, а не напруга.
I - закон Кірхгофа (застосовується для розрахунків складних електричних ланцюгів): сума струмів приходять до вузлової точці, дорівнює сумі струмів, що йдуть від неї, причому напрямок струмів до точки вважають позитивним, а від неї - негативним. Або алгебраїчна сума струмів у вузловій точці електричного кола дорівнює нулю.
II - закон Кірхгофа (для будь-якої електричної ланцюга): алгебраїчна сума всіх ЕРС дорівнює алгебраїчній сумі падінь напруги опору, включених послідовно.
Е1 + Е2 + ... + ЕN = I1R1 + I2R2 + ... + InRn