Исследование сопротивлений резисторов при смешанном соединении.
Цель работы: опытным путем изучить законы протекания тока через последовательно и параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений таких участков.1.Пояснение
к работе
Краткие
теоретические сведения
Последовательным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором конец первого сопротивления соединяется с началом второго, конец второго - с началом третьего и т. д.
Последовательным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором конец первого сопротивления соединяется с началом второго, конец второго - с началом третьего и т. д.
Общее сопротивление последовательно
соединенных
резисторов равно сумме их сопротивлений.
Rобщ.=R1+R2+R3
Rобщ=5ом+10ом+25ом=40ом
Rобщ.=R1+R2+R3
Rобщ=5ом+10ом+25ом=40ом
Величина тока в
последовательной
цепи
Так как в данной цепи отсутствует
ответвление тока,
то
очевидно, что количество электричества, протекающее через поперечное
сечение проводника за единицу времени. в любой точке цепи будет
одинаковым.
Следовательно во всех точках последовательной цепи величина тока одинакова.
Эти четыре амперметра покажут одинаковые величины тока. Поэтому при последовательном соединении для измерения тока достаточно включать один амперметр на любом участке цепи.
Следовательно во всех точках последовательной цепи величина тока одинакова.
Эти четыре амперметра покажут одинаковые величины тока. Поэтому при последовательном соединении для измерения тока достаточно включать один амперметр на любом участке цепи.
Распределение
напряжения в последовательной цепи
Напряжение источника тока приложенное
к
внешнему участку цепи распределяется по участкам цепи прямо
пропорционально сопротивлениям этих участков. Напряжение
приложенное к каждому из этих резисторов определяется по
формуле:
Так как ток в последовательной цепи
везде одинаков значит
действительно напряжение на ее участках зависит от сопротивления чем
больше сопротивление тем большее напряжение приложено к данному
участку.
Сумма
напряжений на участках последовательной
цепи
равна напряжению источника тока
Параллельным соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором к одному зажиму источника подключаются начала сопротивлений, а к другому зажиму - концы.
Общее
сопротивление
параллельно включенных сопротивлений определяется по формуле:
Общее
сопротивление параллельно включенных сопротивлений всегда меньше наименьшего
сопротивления, входящего в данное соединение.
На вышеуказанном рисунке мы можем сразу сказать что общее сопротивление будет меньше 10 ом.
Первый частный случай
Если параллельно включено только два резистора то их общее сопротивление можно определить по формуле:
На вышеуказанном рисунке мы можем сразу сказать что общее сопротивление будет меньше 10 ом.
Первый частный случай
Если параллельно включено только два резистора то их общее сопротивление можно определить по формуле:
Второй частный случай
Если параллельно включено любое
количество резисторов одинаковых сопротивлений то их общее
сопротивление можно определить если сопротивление одного
резистора разделить на количество резисторов.
Распределение токов и напряжения
в параллельных ветвях
Так как начала всех сопротивлений сведены в одну общую точку, а концы -
в другую, то очевидно, что разность потенциалов на концах любого из
параллельно включенных сопротивлений равна разности потенциалов между
общими точками.
Итак, при параллельном соединении сопротивлений напряжения на них равны между собой.
Если разветвление подключено
непосредственно к зажимам источника тока, то напряжение на каждом из
сопротивлений равно напряжению на зажимах источника.
Второе свойство цепи с параллельным соединением заключается в том, что электрический ток распределяется по параллельным ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям.
Это значит что, чем больше сопротивление, тем меньше по нему пойдет ток.
Рассматривая точку разветвления А, замечаем, что к ней притекает ток I, а токи I1, I2, I3 утекают из нее. Так как движущиеся электрические заряды не скапливаются в точке, то очевидно, что суммарный заряд, притекающий к точке разветвления, равен суммарному заряду утекающему от нее:
Следовательно, третье свойство параллельного соединения может сформулирована так:
Величина тока в не разветвленной части цепи равна сумме токов в параллельных ветвях.
Второе свойство цепи с параллельным соединением заключается в том, что электрический ток распределяется по параллельным ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям.
Это значит что, чем больше сопротивление, тем меньше по нему пойдет ток.
Рассматривая точку разветвления А, замечаем, что к ней притекает ток I, а токи I1, I2, I3 утекают из нее. Так как движущиеся электрические заряды не скапливаются в точке, то очевидно, что суммарный заряд, притекающий к точке разветвления, равен суммарному заряду утекающему от нее:
Следовательно, третье свойство параллельного соединения может сформулирована так:
Величина тока в не разветвленной части цепи равна сумме токов в параллельных ветвях.
2.Техническое
задание
2.1.Собрать электрическую цепь (рисунок 1)
2.2.Снять показания приборов и записать их в таблицу
2.3.Произвести расчеты
2.4.Ответить на контрольные вопросы
2.5. Сделать вывод
3.Работа в лаборатории
2.1.Собрать электрическую цепь (рисунок 1)
Рисунок
1. Схема электрическая
принципиальная.
2.2.Снять показания приборов и записать их в таблицу
2.3.Произвести расчеты
2.4.Ответить на контрольные вопросы
2.5. Сделать вывод
3.Работа в лаборатории
3.1.
Собрать схему (Рисунок 2).
Рисунок 2. Схема исследования.
3.2.
Установить на схеме величины R1=1
кОм + N, R2=2
кОм + N, R3=3
кОм + N и R4=4
кОм + N,
где N - номер студента по журналу (мощность резисторов более 1 Вт).
3.3. Включить источник и установить напряжение U=15 В, 24 В.
3.4. Определите экспериментально с помощью мультиметра (в режиме измерения сопротивлений) сопротивление между точками:
3.6. Измерьте с помощью мультиметра (в режиме измерения тока) токи, текущие через каждое сопротивление. Запишите показания прибора в таблицу 2.
3.7. Проверьте экспериментально, что в последовательной цепи ток одинаков через все сопротивления, а в параллельной цепи разделяется так, что сумма всех токов через параллельно соединенные элементы, равна полному току через весь участок.
3.8. Измерьте с помощью мультиметра (в режиме измерения постоянного напряжения) напряжения на каждом сопротивлении. Запишите показания прибора в таблицу 2.
3.9. Проверьте экспериментально, что в последовательной цепи напряжение на всем участке равно сумме напряжений на каждом элементе, а в параллельной цепи, напряжение одно и то же на каждом элементе.
Таблица 1 - Расчитанные параметры
Рисунок 2. Схема исследования.
где N - номер студента по журналу (мощность резисторов более 1 Вт).
3.3. Включить источник и установить напряжение U=15 В, 24 В.
3.4. Определите экспериментально с помощью мультиметра (в режиме измерения сопротивлений) сопротивление между точками:
А и С; С и D; B и D; A и D.
Запишите эти показания в таблицу 1.3.6. Измерьте с помощью мультиметра (в режиме измерения тока) токи, текущие через каждое сопротивление. Запишите показания прибора в таблицу 2.
3.7. Проверьте экспериментально, что в последовательной цепи ток одинаков через все сопротивления, а в параллельной цепи разделяется так, что сумма всех токов через параллельно соединенные элементы, равна полному току через весь участок.
3.8. Измерьте с помощью мультиметра (в режиме измерения постоянного напряжения) напряжения на каждом сопротивлении. Запишите показания прибора в таблицу 2.
3.9. Проверьте экспериментально, что в последовательной цепи напряжение на всем участке равно сумме напряжений на каждом элементе, а в параллельной цепи, напряжение одно и то же на каждом элементе.
Таблица 1 - Расчитанные параметры
|
№ вар. |
Установлено |
Рассчитано |
||||||
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
А - С |
С - D |
B - D |
A-D |
|
|
кОм |
кОм |
кОм |
кОм |
кОм |
кОм |
кОм |
кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 - Измеренные
параметры
|
№ изм. |
U |
I |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
U1 |
U2 |
U3 |
U3 |
|
В |
А |
А |
А |
А |
А |
В |
В |
В |
В |
|
|
1 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Содержание отчета
4.1. Название и цель работы
4.2. Схемы
4.3. Таблицы
4.4. Ответы на контрольные вопросы
4.5. Вывод
5.Контрольные вопросы
5.1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединенных проводников быть больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.
5.2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления параллельного и последовательного соединения проводников?
Назад в оглавление
4.1. Название и цель работы
4.2. Схемы
4.3. Таблицы
4.4. Ответы на контрольные вопросы
4.5. Вывод
5.Контрольные вопросы
5.1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединенных проводников быть больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.
5.2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления параллельного и последовательного соединения проводников?
Назад в оглавление