Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
абораторна робота № 2-12
Вимірювання опорів розгалужених схем з’єднання провідників
Лабораторна робота № 2–12
Мета роботи: вивчити методику вимірювань та розрахунків опорів розгалужених схем з’єднання провідників на сталому струмові методом амперметра і вольтметра, перевірити закон Ома.
Обладнання: лабораторна установка у складі джерела постійної напруги, вольтметру, амперметру, набору опорів, з’єднаних за різними схемами.
Електричний струм – упорядкований (напрямлений) рух заряджених частинок. Носіями заряду у залежності від типу провіднику можуть бути: електрони (метали), електрони і дірки (напівпровідники), іони (електроліти), іони і електрони (гази і плазма). За напрям струму приймають напрям руху позитивних заряджених частинок.
Для існування електричного струму необхідно виконання двох умов:
Звичайно, про наявність і величину електричного струму судять за діями, які він спричиняє. Серед таких виділяють наступні:
|
Теплова дія |
проходження електричного струму в усіх провідниках звичайно супроводжується тепловими ефектами (виділення тепла у провіднику – ефект Джоуля-Ленца); |
|
Хімічна дія |
проходження струму супроводжується також хімічними ефектами, особливо у електролітах, де спостерігається електроліз – перенесення іонів різного знаку у різних напрямах; |
|
Магнітна дія |
проходження струму супроводжується також створенням навколо провідника магнітного поля. |
Основними кількісними характеристиками струму є:
(1)
(2)
Зв’язок між цими двома характеристиками струму можна записати у вигляді
(3)
До основних електричних характеристик провідника відносять:
Зв’язок між ними дається відомою формулою
(4)
де – відповідно довжина і площа поперечного перерізу провідника.
Електричний опір металів обумовлений розсіянням електронів провідності на теплових коливаннях кристалічної решітки і структурних неоднорідностях.
Розглянуті характеристики струму і провідника пов’язані між собою законом Ома, який для однорідної ділянки електричного кола відповідно у диференційній та інтегральній формах можна записати у вигляді:
(5)
(6)
де – електрична напруга, – вектор напруженості електричного поля.
Ділянку кола називають однорідною, якщо на ній немає джерел струму. Закон Ома справджується з великою точністю для металевих провідників та електролітів. Відхилення від закону Ома становить близько 1% для струмів дуже великої густини – кількох мільйонів ампер на 1 см2. Закон порушується і в тих випадках, коли в провідниках не вистачає носіїв електричних зарядів і настає насичення струму (несамостійний розряд у газах), а також при досить високій напрузі.
З рівняння (6) слідує, що для визначення опору ділянки кола необхідно виміряти силу струму і падіння напруги на цій ділянці:
(7)
Отже, необхідно мати два вимірювальні прилади – амперметр і вольтметр – звідси назва одного з поширених методів визначення опору – метод амперметру і вольтметру.
Розглянемо різні способи з’єднання провідників у колі. На рис.1 показано послідовне з’єднання опорів. При такому з’єднанні загальне падіння напруги дорівнює сумі падінь напруги на кожному резисторі, через кожен з резисторів тече однаковий струм , а їх загальний опір дорівнює сумі опорів резисторів:
(8)
де – загальна кількість резисторів.
Якщо опори однакові (), то загальний опір послідовного з’єднання визначається наступним чином
(9)
На рис.2 показано паралельне з’єднання провідників (резисторів). В цьому випадку однаковою є напруга на всіх резисторах і на кожному з них (); сила струму на „вході” та „виході” (до точки розгалуження А і після точки В) є сумою сил струмів, що течуть по кожному резисторові, а загальний опір за величиною є менший, ніж найменший окремий опір, що входить до паралельного з’єднання:
(10)
Якщо опори однакові (), то загальний опір паралельного з’єднання визначається наступним чином
(11)
Принципову електричну схему лабораторної установки подано на рис.3. Лабораторна установка виконана єдиним блоком, до складу якого входять:
Конструкція лабораторної установки передбачає дослідження п’яти різних схем з’єднання резисторів (у відповідності до номеру положення ключа SA3):
Слід зауважити, що всі використані резистори R1R20 мають однаковий номінал R0, тобто є однаковими за величиною опору.
Увага! Перед проведенням експерименту обов’язково ознайомитися з правилами техніки безпеки (див. с.6).
(12)
де – абсолютна похибка прямого вимірювання сили струму, дорівнює половині найменшого розряду цифрового табло міліамперметру; – абсолютна похибка прямого вимірювання напруги, визначається через клас точності вольтметру:
(13)
тут – клас точності вольтметру, записаний на його шкалі у нижньому правому або лівому куті, – верхня межа вимірювань вольтметру.
(14)
Таблиця №1
|
№ схеми |
U, B |
I, A |
R, Ом |
R, Ом |
, % |
Rтеор, Ом |
|
1 |
— |
|||||
|
2 |
||||||
|
3 |
||||||
|
4 |
||||||
|
5 |
||||||
Правила з техніки безпеки
Дослідження, яке проводиться у даній роботі, пов’язане із застосуванням електрики та високих напруг. Тому, виконуючи лабораторну роботу, необхідно дотримувати правил з техніки безпеки:
1
Рис.1.
Рис.2.
Рис.3.