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
Лабораторна робота № 1–4
|
Лабораторна робота № 2–1 |
Лабораторна робота № 2–1
Мета роботи: перевірити на практиці справедливість правил Кірхгофа для ланцюгів постійного струму.
Обладнання: джерело постійного струму; магазин резисторі вольтметр; калькулятор.
У даній лабораторній роботі досліджується розгалужене коло постійного струму, схема якого зображена на рис.1. Сили струмів у розгалуженому колі можна визначити за допомогою правил (їх також називають законами) Кірхгофа.
І правило Кірхгофа: алгебраїчна сума струмів, що посходяться у вузлі, дорівнює нулю:
, (1)
ІІ правило Кірхгофа: алгебраїчна сума напруг у замкнутому контурі дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС, діючих у цьому контурі:
. (2)
Перше правило Кірхгофа є наслідком умови нерозривності постійного струму, друге наслідком закону Ома для ділянки кола що містить ЕРС.
Дані правила можна використовувати для будь-якого замкнутого контуру. Застосовуючи правила Кірхгофа для розрахунку розгалужених кіл потрібно додержуватися наступних правил.
Перед складанням рівнянь за правилами Кірхгофа необхідно довільно вибрати напрямки струмів і позначити їх на схемі стрілками для всіх ділянок складного кола.
Виділити довільно замкнуті контури в складному колі і вибрати напрямки обходу кожного контуру.
Застосувати перше правило Кірхгофа для вузлів. При цьому струми , що входять у вузол, вважати позитивними, а ті що, виходять – негативними (доречи, це правило пояснюється законом збереження енергії).
Використати друге правило Кірхгофа для замкнутих контурів. Причому струми, що збігаються по напрямку з обраним позитивним обходом контуру, вважати позитивним, а незбіжні - негативними. ЕРС вважати позитивними, якщо вони збільшують потенціал у напрямку обходу контуру(струм усередині джерела ЕРС збігається з обраним напрямком обходу) і навпаки.
На рис. 1 вказані довільно обрані напрямки струмів і обходу контурів. Відповідно до першого правила Кірхгофа для струмів у вузлі В:
-. (3)
З другого правила Кірхгофа до контурів випливає:
: , (4)
: . (5)
З рівностей (3)–(5) випливає система рівнянь в стандартному вигляді:
, (6)
, (7)
. (8)
Рішення системи (струми , , )знайдемо по формулі Крамера, тобто застосуємо метод детермінантів (визначників):
, , , (9)
де - визначник системи рівнянь (6)-(8), , - визначники, отримані заміною відповідних стовпчиків визначника стовпчиками, що складені з вільних членів рівнянь (6)-(8):
Після обчислення детермінантів одержимо кінцеві рівняння:
, , (10)
, (11)
NB! - можна не обчисляти, оскільки:
, (12)
, , (13)
, (14)
Якщо якійсь із струмів буде за значенням негативним, це означає, що його напрямок у дійсності протилежне обраному. Визначивши струми, обчислимо відповідні падіння напруг на резисторах , , :
, , (15)
Величини , , також можна безпосередньо виміряти вольтметром. Перевірка правил Кірхгофа, що проводиться в роботі, і складається в порівнянні напруг, знайдених експериментальним шляхом і обчислених по формулах (15).
Схема лабораторної установки для перевірки правил Кірхгофа показна на рис. 1.
, – балансні резистори.
, , - магазини резисторів.
, - ключі, , - джерела струму.
Вольтметр на схемі не показано, але він підключається до клем на резисторах , , .
NB! ЗВЕРНІТЬ УВАГУ!
Таблиця № 1
|
№ |
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||
|
|
Таблиця № 2
|
№ |
,% |
,% |
,% |
||||||
|
|
|||||||||
|
|
|||||||||
|
|
ПРИМІТКА: Е – експеримент, Т – теорія.
Розрахувати за формулами (13), (14), (10), (11) відповідно значення , , , , , .
Розрахувати за формулами (9) та (12) відповідні значення струмів , , .
За формулами (15) розрахувати теоретичні значення падіння напруг на резисторах , , .
Оцінити похибки.
Результати розрахунків занести в таблиці № 1 та № 2.
За даними розрахунків зробити висновки.
Сформулюйте перше і друге правило Кірхгофа.
Сформулюйте закон Ома в інтегральній та диференціальній формах для ділянки кола і для повного кола.
Поясніть правила розрахунку розгалужених кіл постійного струму.
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.–М.:Высш.Школа,1981.–С.223.
Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальна фізика: у 3-х кн. Кн. 2. Електрика і магнетизм. – К.: Вища шк., 1995. – C. 100-103.
Бушок Г.Ф., Левандовський В.В., Півень Г.Ф. Курс фізики. У 2-х кн. Кн.1. Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм. – К.: Либідь, 2001.–с.271-274.
Калашников С.Г. Электричество.–М.:Наука,1985.–С.135-141,С.492-496,С.552-554.
Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х томах. Т.2. Электричество.– М.: Наука, 1987. – с. 108-110.
Д.В.Сивухин. Общий курс физики, т.3. – М.: Наука, 1989.
Фізичний практикум, ч.1.: Посібник (В.П.Дущенко, В.М.Барановський та інші). – К.: Вища школа, 1981.
стор. 1 з 3
Рис. 1.