мой

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

Томский политехнический университет

Кафедра ЭАФУ

Отчет по лабораторной работе №1:

«Линейные электрические цепи постоянного тока»

Выполнил:

студент группы 0172

Михальченко Г.А.

Проверил:

преподаватель Горюнов А.Г.

Томск 2009

Цели проведения лабораторной работы:

изучение свойств идеальных и реальных источников электрической энергии;

экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа;

экспериментальная проверка основных соотношений при различных

способах соединения потребителей и источников энергии;

экспериментальная проверка основных соотношений при эквивалентных

преобразованиях в цепях.

Ход работы

1. Собрали замкнутую цепь, состоящую из идеального источника ЭДС, резистора и

амперметра. Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение ЭДС

источника ЭДС равно 3 В, значение сопротивления резистора равно 5 Ом. Изменяя

сопротивление резистора от 1 Ом до 7 Ом, построили зависимость тока через

резистор от приложенного напряжения.

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 60

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Вывод:

По графику видно, что при изменении сопротивления резистора в цепи изменяется

сила тока, а приложенное напряжение остаётся постоянным.

Сопротивление, Ом

Ток, А Напряжение, В

1 3 3

2 1,5 3

3 1 3

4 0,75 3

5 0,6 3

6 0,49 3

7 0,43 3

2. Собрали замкнутую цепь, состоящую из идеального источника тока, резистора и

амперметра. Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение тока

источника тока 3 A. Изменяя значение сопротивления резистора от 1 Ом до 7 Ом,

построили зависимость тока через резистор от приложенного напряжения.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Вывод:

По графику видно, что при изменении сопротивления резистора в цепи изменяется

напряжение, а сила тока остаётся постоянной.

3. Собрали замкнутую цепь, состоящую из реального источника ЭДС, резистора и

амперметра. Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение ЭДС

источника ЭДС 5 В, значение внутреннего сопротивления источника ЭДС 1 Ом,

значение сопротивления резистора 10 Ом. Изменяя сопротивление резистора от 10

Ом до 20 Ом, построили зависимость тока через резистор от приложенного

напряжения.

Сопротивление,

ОмТок, А

Напряжение,

В

1 3 3

2 3 6

3 3 9

4 3 12

5 3 15

6 3 18

7 3 21

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.54.4

4.45

4.5

4.55

4.6

4.65

4.7

4.75

4.8

Вывод:

По графику видно, что при увеличении сопротивления резистора в цепи

увеличивается напряжение и уменьшается сила тока.

4. Собрали замкнутую цепь, состоящую из реального источника тока, резистора и

амперметра. Параллельно резистору подключить вольтметр. Значение тока

источника тока 5 А, значение внутреннего сопротивления источника тока 1 kОм.

Изменяя сопротивление резистора от 1 Ом до 10 Ом, построили зависимость тока

через резистор от приложенного напряжения.


Ток, А Напряжение, В

Внутреннее сопротивление,

Ом10 0,45 4,55 1

11 0,4 4,6 1

12 0,38 4,62 1

15 0,31 4,68 1

17 0,27 4,72 1

20 0,24 4,76 1


Ток, АНапряжение,

В


kОм1 4.995 4.99 12 4.99 9.98 13 4.985 14.96 14 4.98 19.92 15 4.975 24.88 16 4.97 29.82 17 4.965 34.76 18 4.96 39.68 19 4.955 44.60 110 4.95 49.50 1

4.945 4.95 4.955 4.96 4.965 4.97 4.975 4.98 4.985 4.99 4.995 50

10

20

30

40

50

60

Вывод:

По графику видно, что при увеличении сопротивления резистора в цепи

увеличивается напряжение, а сила тока уменьшается.

5. По результатам, полученным в пункте 3, проверили выполнение закона Ома для

полной цепи и закона Ома для участка цепи.

I= UR+r

= 510+1

=0.45 A - выполняется

I= UR+r

= 511+1


I= UR+r

= 512+1


I= UR+r

= 515+1


I= UR+r

= 517+1


I= UR+r

= 520+1

=0.24 A – выполняется

I=UR

=4,5510

=0.45 A−выполняется

I=UR

=4,611


I=UR

=4,6212


I=UR

=4,6815


I=UR

=4,7217


I=UR

=4,7620


Вывод: Как видно из вычислений закона Ома для участков и полной цепи, закон

выполняются.

6. Собрали схему, состоящую из идеального источника ЭДС, трех последовательно

соединенных резисторов и необходимых измерительных приборов. Проверили

основные соотношения для токов, напряжений и сопротивлений для

последовательно соединенных потребителей.

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

Rобщ, Ом

U1, В U2, В U3, ВUобщ,

ВI1, А I2, А I3, А

Iобщ, А

2 3 4 9 1,1 1,7 2,2 5 0,55 0,55 0,55 0,55

Вывод:

Как видно из таблицы соотношения для последовательно соединенных

потребителей:

I1 = I2 = I3 = I = 0.55 А

U=∑k=1

n

U k= U1 + U2 + U3 = 5 В

R=∑k=1

n

Rk = R1 + R2 + R3 = 9 Ом, выполняются.

7. Собрали схему, состоящую из идеального источника ЭДС, трех параллельно

соединенных резисторов и необходимых измерительных приборов. Проверили

основные соотношения для токов, напряжений и сопротивлений для параллельно

соединенных потребителей.

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

Rобщ, Ом

U1, В U2, В U3, ВUобщ,

ВI1, А I2, А I3, А

Iобщ, А

3 1 1 3/7 5 5 5 5 1.66 4.98 4.98 11.63

Вывод:

Как видно из таблицы соотношения для параллельно соединенных потребителей:

U1 = U2 = U3 = U = 5 В

I=∑k=1

n

I k= I1 + I2 + I3 = 1.66A + 4.98A + 4.98A = 11.63A

R = ∑k =1

n1Rk

= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/3 + 1 + 1 = 7/3, тогда R = 3/7 Ом

выполняются.

8. Собрали схему, состоящую из последовательно соединенных 3 реальных

источников ЭДС: Е1 = 5 В, Е2 = 3 В, Е3 = 2 В, резистора сопротивлением 10 Ом и

необходимых измерительных приборов.

Вывод:

Проверим соотношения для последовательно соединенных реальных источников

ЭДС:

I1 = I2 = I3 = I = 0.77A

=U1 + U2 + U3 = 4.23 + 2.23 + 1.23 = 7.69B

Для цепи:

I = E 1+E 2+E 3

R+r+r+r = 5+3+2

10+1+1+1 = 0,77 А

U = E1 + E2 + E3 – I·( r + r + r) = 5+ 3 + 2 - 0,77·(1 + 1 + 1) = 10 – 2,31 = 7.69 В

I1, А I2, А I3, А Iобщ, А U1, В U2, В U3, ВUобщ,

ВR, Ом


Ом

0,77 0,77 0,77 0,77 4.23 2.23 1.23 7.69 10 1

Они выполняются.

9. Собрали схему, состоящую из параллельно соединенных 3 реальных источников

тока: J1 = 5 А, J2 = 4 А и J3 = 5 А, резистора с сопротивлением 1 Ом и

необходимых измерительных приборов.

I1, А I2, А I3, АIобщ,

АU1, В U2, В U3, В

Uобщ, В

R, ОмВнутренне

сопротивление, Ом

4.86 3.86 4.86 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 1 100

Вывод:

Проверим соотношения для параллельно соединенных реальных источников тока:

U1 = U2 = U3 = U = 13.6 В

= I1 + I2 + I3 = 4.86 + 3.86 + 4.86 = 13.6 A

На одном из параллельных участков цепи:

I = J – Ir = J – U/r = 5 – 13.6/100 = 4.86 А

Они выполняются.

10.Собрали схему. Экспериментально проверяем выполнение первого и второго

законов Кирхгофа для узла и контура схемы.

Проверяем первый закон Кирхгофа для узла а:

- I3 + I4 – I6 = 0

– 0.301 + 1.963 - 1.662 = 0

Проверяем второй закон Кирхгофа для замкнутого контура ac:

- I2*R2 + I3*R3 + I4*R4 = E2

-1.413*2 + 0.301*10 + 1.963*5 = 10

10 = 10

Вывод:

Первый закон Кирхгофа выполняется.

Второй закон Кирхгофа выполняется.

11.В той же схеме произвести эквивалентную замену реального источника ЭДС на

реальный источник тока, учитывая J=E/R. Как видно на рисунке при эквивалентной

замене токи не меняются.

Проверяем второй закон Кирхгофа для замкнутого контура ac:

-U2 + U3 + U4 = 0

-12.83 + 3.01 + 9.815 = 0

0 = 0

Вывод:

Эквивалентность замены выполняется.

Вывод:

В ходе лабораторной работы были изучены свойства идеальных и реальных

источников электрической энергии. Собрав замкнутую цепь, состоящую из

идеального источника ЭДС, резистора, амперметра и вольтметра.

Экспериментальным путем устанавливаю, что при изменении сопротивления

резистора в цепи изменяется сила тока, а приложенное напряжение остаётся

постоянным. В данной цепи заменим идеальный источник ЭДС на идеальный

источник тока, приборы оставляю не тронутыми. Повторяю опыт, устанавливаю,

что при изменении сопротивления в цепи изменяется напряжение, а сила тока

остается неизменной. Теперь возьмем в место идеального, реальный источник

ЭДС, учитывая, что внутреннее сопротивление источника в десять раз меньше чем

у резистора; приборы остаются не тронутыми. Повторяю опыт, делаю вывод: при

изменении сопротивления, в цепи увеличивается напряжение, а сила тока

уменьшается. Повторяю этот опыт, используя в место реального ЭДС, реальный

источник тока, учитывая, что внутреннее сопротивление источника в сто раз

больше сопротивления на резисторе; приборы остаются не тронутыми.

Устанавливаем зависимость тока через резистор от приложенного напряжения,

видно, что при увеличении сопротивления в цепи увеличивается напряжение, а

сила тока уменьшается. Теперь по третьему опыту проверяем закон Ома для

участка и полной цепи, убеждаемся, что закон выполняется.

Теперь проверяю основные соотношения при последовательном и параллельном

соединении потребителей и источников энергии. Собрав схему, состоящую из

идеального источника ЭДС, трех последовательно соединенных резисторов и

необходимых измерительных приборов. Проверив основные соотношения для

токов, напряжений и сопротивлений для последовательно соединенных

потребителей, убеждаюсь в том, что сила тока на концах всей цепи одинаково,

напряжение равно сумме напряжений на всех последовательно включенных

проводниках, а сопротивление равно сумме сопротивлений всех проводников,

т.е. . Повторяю опыт, но уже с параллельно соединенными резисторами.

Экспериментально убеждаюсь, что напряжение на концах всей цепи одинаково,

сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно

включенных проводниках . Теперь проверяю схему состоящую из

последовательно соединенных 3 реальных источников ЭДС и необходимых

приборов, убеждаюсь, что соотношения для последовательно соединенных

реальных источников ЭДС, выполняется. Повторяю опыт, но уже с параллельно

подключенными реальными источниками токов и необходимых приборов,

убеждаюсь, что соотношения для параллельно соединенных реальных источников

тока выполняется.

Исходя из практическим вычислений, первый и второй закон Кирхгофа для узла и

контура схемы, выполняется. После эквивалентной замены одного из реальных

источников ЭДС на реальный источник тока, убеждаюсь, что законы Кирхгофа

тоже выполняются.

Documents

мой