Изучение, исследование и проверка законов Ома и Кирхгофа - Основы теории цепей. Лабораторная работа № 1, вариант 7

1. Цель работы:
Изучение, исследование и проверка законов Ома и Кирхгофа в разветвленной электрической цепи, содержащей источник и резистивные элементы.
2. Подготовка к выполнению работы:
При подготовке к работе необходимо изучить: законы Ома для пассивного участка цепи, участка цепи с активными (источники) и пассивными (нагрузки) элементами, замкнутого контура; первый закон Кирхгофа – для узла цепи; второй закон Кирхгофа – для замкнутого контура цепи (глава 1 электронного учебника).
3. Теоретическое исследование
Исследовать схему, приведенную на рис. 1.1.

Рисунок 1.1
3.1 Обозначить в схеме все токи в ветвях и их направления
(в схеме с одним источником направления токов в ветвях определяются направлением источника).
3.2. Задать значение э.д.с. источника Е1=10 В.
Задать значения сопротивлений резисторов:
R1 =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
R2=R3=R4=R5=R6=100 Ом.

3.3. Определить (рассчитать) показания всех измерительных при-боров – вольтметров и амперметров, используя для расчета закон Ома (метод свертывания).
3.4. На схеме, в качестве примера, подключены только два вольт-метра - для измерения напряжения на сопротивлениях R1и R4 (обратите внимание, что вольтметры подключаются параллельно элементам). Нужно добавить в схему вольтметры для измерения э.д.с. Е1 и напряжений на всех резистивных эле-ментах. Показания (расчетные значения) вольтметров записать в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
 Е1 UR1 UR2 UR3 UR4 UR5 UR6
Показания приборов В В В В В В В
       
По данным исследований проверить выполнение второго зако-на Кирхгофа (ЗНК) для любого из контуров электрической цепи.
3.5.  Добавить в схему амперметры (последовательно) (на рисунке 1.1 показано включение амперметра в ветвь с резистором R2), определить токи в каждой ветви и записать в таблицу 1.2. По результатам исследований (расчетов) проверить выполнение первого закона Кирхгофа (ЗТК) для любого узла схемы.
Таблица 1.2
 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6
Показания приборов мА мА мА мА мА мА
      
При подключении амперметров и вольтметров следует придерживаться направления протекания тока в ветви. Все приборы должны быть ориентированы по току - от плюса к минусу
3.6. Используя закон Ома и данные расчетов U и I, определить значения резисторов в схеме. Сравнить с заданными значениями.
3.7. Убедиться, что токи и напряжения в схеме линейно зависят от значения э. д. с. Е1. Для этого уменьшить Е1 в два раза, выполнить расчеты, аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.
3.8. Убедиться, что все токи и напряжения в схеме зависят от ве-личины каждого резистора схемы. Для этого восстановить прежнее значение E1, уменьшить сопротивление резистора R1 в два раза, выполнить расчеты аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, за-полнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.

4. Требования к отчету
Отчет должен содержать:
- схему с указанием всех элементов, токов и измерительных приборов;
- данные элементов схемы;
- контрольный (теоретический) расчет токов и напряжений в исходной схеме (п. 3.1). Результаты расчета проверить по первому и второму законам Кирхгофа;
- таблицы 1.1 и 1.2 для напряжений и токов исходной схемы;
- таблицы 1.3 и 1.4 для напряжений и токов при уменьшении Е1;
- таблицы 1.5 и 1.6 для напряжений и токов при уменьшении R1 в два раза;
- подробные выводы по проделанной работе.

23.06.2023 
Зачет, Журавлева Ольга Борисовна