Виды соединений резисторов, проверка Законов Ома и Кирхгофа

Приднестровский Государственный Университет

имени Т. Г. Шевченко

Кафедра общей и теоретической физики

Лаборатория общего

физического практикума

Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Лабораторная работа № 3.02

Тема:  ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИСТОРОВ,

ПРОВЕРКА  ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА

Тирасполь, 2022

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.02

ТЕМА: ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИСТОРОВ,

ПРОВЕРКА  ЗАКОНОВ 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 законы Кирхгофа.

Приборы и оборудование:        источник электрической энергии, реостаты, амперметры магнитоэлектрической системы, многопредельные вольтметры магнитоэлектрической системы, однополюсный выключатель, соединительные провода.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Расчет и анализ любых электрических цепей может быть проведен с помощью основных законов электрических цепей: закона 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: [pic 1]. Закон Ома справедлив для линейных цепей (R=const). Рассмотрим замкнутую цепь (рис.1).

[pic 2]

Рис. 1. Электрическая цепь

Ток в этой цепи определяется по формуле [pic 3]. Это соотношение

называют 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, соединенных в любой узловой точке электрической цепи равна нулю [pic 4] 

[pic 5]

Рис. 2. Узел в электрической цепи

Например, для узла А (рис.2)                 

[pic 6]

Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах контура:        [pic 7].

Для электрической цепи (рис.1) по второму закону Кирхгофа можно написать:

[pic 8]

На практике производят расчет цепей с различными схемами соединения приемников. Если приемники соединены так, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение приемников называется последовательным (рис.3). Следовательно ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковое значение: [pic 9]. Сумма падений напряжений на отдельных участках цепи равна напряжению всей цепи:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Рис. 3. Последовательное соединение резисторов

Напряжение цепи можно представить как [pic 13], где [pic 14] - эквивалентное

сопротивление всей цепи.

Следовательно [pic 15] Общее сопротивление цепи, которое состоит из нескольких последовательно соединенных резисторов, равно сумме сопротивлений этих резисторов: [pic 16]

Параллельным называется такое соединение, при котором соединяются между собой, как условные начала приемников, так и их концы (рис.4).