Изучение принципов изменения напряжения и токов в электрических цепях постоянного тока

             Лабораторная работа №2

      Изучение принципов изменения напряжения и токов в электрических цепях постоянного тока

            Цель выполнения работы: Овладение навыками построения электрических схем и изучение законов Ома и Кирхгофа.

1. Краткое содержание работы

        1. Согласно напоминанию, приведённому в пункте 9 предыдущего урока, каждый студент из таблицы 2-1 «Таблица выбора вариантов» выбирают данные вариантов к своим  приготовленным заранее 3 схемам. Например, 1-я схема (рис.2-1) - 4 резистора (R7,R8,R9,R10) и один источник питания (Е) соединяются последовательно; 2-я схема (рис. 2-2) – 3 резистора (R3,R4,R5) и один источник питания (Е) соединяются параллельно; 3-я схема (рис. 2-3) - 6 резисторов (R1,R2,R3,R4,R5,R6) и один источник питания (Е) соединяются смешанно. Каждый студент свои варианты берут по журналу преподавателя.
  Например, вариант 21 для 1-й схемы берут- 4 резистора (R7,R8,R9,R10) и один источник питания:
    E = 48 B;  R7= 1 Om;  R8=12 Om;  R9= 1 Om;   R10= 6 Om.
для 2-й схемы берут - 3 резистора (R3,R4,R5) и один источник питания:
   E = 48B;   R3= 6 Om;  R4= 8 Om;  R5= 24 Om.
для 3-й схемы берут- 6 резисторов (R1,R2,R3,R4,R5,R6) и один источник:
   E = 48 B;   R1= 2 Om;  R2= 4 Om;  R3= 6 Om;  R4=8 Om;  R5= 24 Om;                     R6= 6 Om.
    2. Рассчитывают общее, эквивалентное сопротивление Rэкв, полный ток в цепи I, токи в ветвях и напряжения на элементах для каждой схемы и показывают преподавателю.

                     2. Теоретические предпосылки

2.1. Последовательное соединение сопротивлений

При последовательном соединении сопротивлений конец одного сопротивления соединяется с условным началом второго, далее конец второго сопротивления соединяется с условным началом третьего и т.д.

[pic 1]

Рис. 2-1. Последовательное соединение сопротивлений

При последовательном соединении через все сопротивления проходит один и тот же ток I, который является общим для данной цепи.

Обозначим падения напряжений на соответствующих сопротивлениях через U1, U2 и U3.

В соответствии с законом Ома можно записать

U1 = I∙R1;   U2 = I∙R2  ;       U3 = I∙R3.

Если обозначить входное напряжение через U (или его можно обозначить как ЭДС Е), то согласно 2-му закону Кирхгофа

U = U1 + U2 + U3 = I∙R1 + I∙R2 + I∙R3 = I (R1 + R2 + R3) = I∙RЭ,

где RЭ – эквивалентное сопротивление цепи.

Следовательно, при последовательном соединении сопротивлений их эквивалентное сопротивление равно сумме этих сопротивлений:

RЭ = R1 + R2 + R3.

В общем случае, когда n  сопротивлений соединяются последовательно, то формулу можно записать в виде:

RЭ = R1 + R2 +…..+ Rn = Σ Rn.

2.2. Параллельное соединение сопротивлений.

При параллельном соединении условные начала и концы сопротивлений соединяются вместе, т.е. на  все сопротивления подается одно и то же напряжение U, которое является общим входным напряжением.

[pic 2]

Рис. 2-2. Параллельное соединение

По каждому сопротивлению течет соответствующий ток, обозначим их через I1, I2 и I3.

Так как падение напряжения на сопротивлениях одинаковое, то в соответствии с законом Ома можно записать

I1 = U/R1 ;  I2 = U/R2 ;    I3 = U/R3.

На основании 1-го закона Кирхгофа общий ток  в цепи равен сумме токов в параллельных ветвях: