Цепь со смешанным последовательно-параллельным соединением резисторов

Цель работы:изучить методы измерения тока, напряжения и сопротивления в электрических цепях постоянного тока со смешанным соединением резисторов.

Проверить экспериментальным и расчетным путем закон Ома, правила Кирхгофа.

Основные теоретические сведения.

Смешанные соединения часто встречаются в электрических слабо- и сильноточных цепях. На рис. 4.9.1 показан пример такой цепи. Она состоит из последовательно (R₁ и R₂) и параллельно (R₃ и R₄) соединенных резисторов.

Рис. 4.9.1

Участки цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов относительно друг друга соединены последовательно. Чтобы вычислить полное сопротивление цепи, поочередно подсчитывают эквивалентные сопротивления участков цепи, получая в конце искомый результат. Так, для цепи (рис. 4.9.1) это делается следующим образом:

R₁₂ = R₁ + R₂, R₃₄ = R₃ ×R₄/ (R₃ + R₄), SR = R₁₂ + R₃₄.

Задание к лабораторной работе.

Задание.

Измерьте токи, напряжения и сопротивления всех участков цепи при смешанном соединении. Проверьте результат вычислениями.

Порядок выполнения эксперимента.

· Соберите цепь согласно схеме (рис. 6.1) и подайте на ее вход постоянное напряжение 15 В.

Рис. 6.1.

· Измерьте токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также сопротивления всех элементов R₁…R₄и сопротивление параллельного участка R_3-4(только не забывайте «подключать» виртуальный омметр к соответствующим напряжениям и токам!). Если измерения проводятся мультиметрами, то сопротивление любого участка цепи определяйте как отношение напряжения к току.

· Результаты измерений занесите в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Измеряемая или рассчитанная величина	Измеренное значение	Заданные или рассчитанные значения	Погрешность, %
R₁, Ом
R₂, Ом
R₃ Ом
R₄, Ом
R_3-4, Ом
R_ЭКВ, Ом
I₄, мА
I₅, мА
I₆, мА
U, B
U₁, B
U₂, B
U₃₄, B

· Рассчитайте значения сопротивлений, токов и напряжений и занесите результаты расчета также в табл. 6.1.

· Сравните результаты расчета и измерений, вычислив расхождение результатов (погрешность) в процентах по формуле:

Контрольные вопросы.

1.В каких единицах выражают ЭДС, напряжение и ток

2.От чего зависит сопротивление металлического проводника

3.Сформулируйте закон Ома для замкнутой электрической цепи и для её участка

4.Каково соотношение между ЭДС и напряжением на зажимах источника энергии

5.Как определяется ток при коротком замыкании зажимов источника энергии

6.Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа

7.Как определяется общее сопротивление при последовательном, параллельном и смешанном соединении потребителей энергии

8.Чему равны работа и мощность электрического тока и в каких единицах они выражаются

9.Сформулируйте закон Ленца – Джоуля

10.Как рассчитать поперечное сечение провода

11.Какое сопротивление называется нелинейным

6.4. Указания по выполнению лабораторной работы №6.

1.Ознакомится с порядком выполнения лабораторной работы №6, краткими теоретическими сведениями по данной теме. Подготовить в рабочей тетради «Лабораторно–практические работы по электротехнике» протокол испытаний.

2. Собрать электрическую цепь в соответствии с рис 6.1. В качестве измерительных приборов используйте мультиметры или виртуальные приборы с коннектором.

3. После проверки схемы преподавателем установить параметры для данной цепи (U,R₁,R₂,R₃,R₄), согласно рис.6.1., Измерьте токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах.

4. Сделать расчеты и заполнить таблицу 6.1.

5. Рассчитать погрешность, сравнив результаты расчета и измерений.

6. Составить полный отчет по работе, сформулировать выводы по работе.

7.Ознакомиться с контрольными вопросами для защиты лабораторной работы.

8. По окончанию работы, выключить ПК, рабочее место привести в порядок и сдать преподавателю, расписаться в журнале контроля ответственному по группе.