Порядок выполнения работы

П ринципиальная электрическая схема, используемая в лабораторной работе, приведена на рис.4. В качестве источника ЭДС используется генератор регулируемого постоянного напряжения блока ГН1 с включенным внутренним сопротивлением (кнопка R_вн должна быть нажата). Переменное сопротивление находится на стенде с объектами исследования С3-ЭМ01.

1. Соберите схему (рис. 4).

2. Изменяя переменное сопротивление R (от 100 до 1500 Ом) вращая регулятор потенциометра на блоке сопротивлений, снимите зависимость напряжения U_R и силы тока в цепи I от величины сопротивления R. Результаты занесите в таблицу 1.

3. По данным таблицы постройте зависимость напряжения на нагрузке U_R от силы тока в цепи согласно примеру изображенному на рис. 1. Экстраполируя график до пересечения с осями определите ЭДС источника ₁, ток короткого замыкания I_КЗ. По формуле определите внутреннее сопротивление источника r₁. Результаты занесите в таблицу 1.

4. По формуле (6), используя значения ₁ и r₁, определите теоретическое значение максимальной мощности во внешне цепи P_MAX1. Результат занесите в таблицу 1.

5. Используя данные таблицы 1, определите мощность, выделяемую во внешней цепи по формуле: P_R=IU_R при каждом сопротивлении нагрузки R. Результат занесите в таблицу 1. По данным таблицы постройте график зависимости P_R от R согласно рис. 3. По графику определите максимум мощности и соответствующее ему сопротивление R_max, определите внутреннее сопротивление источника r₂ по формуле и максимальную мощность во внешней цепи P_MAX2 по графику. Результаты занесите в таблицу 1.

6. Отключив внутреннее сопротивление генератора с помощью кнопки «R_вн», определите его ЭДС ₂. Для этого подключите вольтметр к выходам ГН1. Запишите полученный результат в таблицу 1.

6. Сравните значения ЭДС , внутреннего сопротивления r и полезной максимальной мощности P_MAX полученные разными методами. Объясните возможное несовпадение результатов.

Таблица 1

№	R,Ом	I, мА	UR, В	PR, мВт	1, В	IКЗ, мА	r1,Ом	PMAX1, мВт
1	100
2	200
3	300
4	400
5	500
6	600
7	700
8	800				2, В		r2,Ом	PMAX2, мВт
9	900
10	1000
11	1100
12	1200
13	1300
14	1400
15	1500

Контрольные вопросы

1. Сила тока и напряжение в электрической цепи. Законы Ома.

2. Мощность выделяемая в электрической цепи. Закон Джоуля  Ленца.

3. Принцип определения э. д. с. в данной лабораторной работе.

4. Принцип определения внутреннего сопротивления в данной лабораторной работе.

5. К. П. Д. источника напряжения.

Лабораторная работа № 4.24

Измерение сопротивления мостом постоянного тока

Цель работы: ознакомиться с методом измерения сопротивления с помощью моста постоянного тока.

Краткие теоретические сведения

Одним из распространенных методов определения сопротивления является метод моста постоянного тока. Принципиальная электрическая схема моста показана на рис. 1. Мост представляет собой четырехполюсник, к двум зажимам которого подключается источник постоянного тока, а к двум другим – гальванометр.

Р езистор с неизвестным сопротивлением R_X включается в одно из плеч моста. В другие плечи включаются два резистора с известными сопротивлениями R₁ и R₂ и магазин сопротивлений R_М. С помощью магазина сопротивлений добиваются равновесия моста, при котором ток через гальванометр равен нулю.

Сложные электрические цепи, содержащие несколько замкнутых контуров, можно рассчитать по известным двум правилам Кирхгофа.

Используя эти правила, рассчитаем схему моста постоянного тока (рис. 1).

Для узлов А, В и С

I – I₁ – I_X = 0

I₂ + I_M – I = 0

I₁ – I₂ – I_Г = 0.

Для контуров АСДА и СВДС можно записать

I₁R₁ + I_Г R_Г - I_XR_X = 0

I₂R₂ - I_MR_M - I_Г R_Г = 0.

При равновесии моста (I_Г = 0)

I₁ = I₂, I_X = I_M,

I₂R₂ = I_MR_M, I₁R₁ = I_XR_X.

Отсюда: R₁/R₂ = R_X/R_M или

R_X = R₁R_M/R₂  (1)

Измерить величину R_X можно при любых значениях R₁ и R₂.