3.4 Обработка результатов эксперимента и оформление отчета по результатам лабораторной работы

Отчет о проведении лабораторной работы должен содержать ее номер и название с представлением следующих сведений:

1) электрическая принципиальная схема опыта;

2) таблицы с результатами экспериментов и результатами вычислений;

3) расчетные формулы и расчеты;

4) графики и векторные диаграммы;

5) заключение о результатах проделанной работы и выводы.

Все таблицы, графики и схемы, проводимые в отчете должны иметь наименование и номер. Вычерчивание электрических схем следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ на условное обозначение. Если в одних координатных осях строятся несколько графиков, то приводят несколько параллельных осей координат. В выводах необходимо дать заключение об эксплутационных свойствах объекта исследования, соответствии его характеристик теоретическим данным.

5 Лабораторная работа № 1

ПРОВЕРКА ЗАКОНА ОМА

Цель работы – проверка закона Ома для последовательно и параллельно соединенных сопротивлений. Знакомство с методами моделирования в среде Multisim 2001

Лабораторные установки, измерительные приборы, оборудование: Компьютер с программой Multisim 2001 Education Demo: -виртуальные приборы для измерения напряжения V и тока I; сопротивления; соединители.

Краткие теоретические сведения

Закон Ома – один из универсальных законов, который применяется на всех стадиях разработки, преобразования и использования электрических схем. Для одиночного сопротивления закон Ома определяется соотношением

U=IR , (5.1)

г де U падение напряжения на сопротивлении R, а I ток в цепи.

Схема проверки этого соотношения представлена на рис. 5.1.

Рис.5.1

К огда сопротивлений много их чаще всего объединяют в последовательно (рис.5.2) или параллельно (рис 5.3) соединенные группы сопротивлений.

Рис.5.2. Рис.5.3. В обоих случаях необходимо найти такое сопротивление R, которое было бы эквивалентно группе сопротивлений R_N. Определим их:

- последовательное соединение сопротивлений. Согласно второму правилу Кирхгофа (в замкнутом контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях) запишем соотношение:

Е = (5.1)

Применяя к каждому сопротивлению закон Ома и, учитывая, что при последовательном соединении (рис.5.2) ток у них общий, приходим к соотношению для расчета эквивалентного сопротивления для последовательного соединения

R= E/I = = ; (5.2)

- параллельное соединение сопротивлений. По первому правилу Кирхгофа (в узле алгебраическая сумма токов равна нулю) ток источника равен сумме токов проходящих по сопротивлениям

I = . (5.3)

Применяя к каждому сопротивлению закон Ома и, учитывая, что при параллельном соединении сопротивлений (рис.5.3) у них общее напряжение, приходим к соотношению:

1/ R = I/E = = 1/ R_I (5.3) Порядок выполнения работы.

1.Собрать схему (рис 5.1) и, меняя в ней номинальные значения сопротивления R от 1 до 10 Ом через 1 Ом, а от 10 до 100 Ом через 10 Ом, определить ток и напряжение в цепи для каждого сопротивления (R_К). Экспериментально величина сопротивления в схеме (R_СК) определяется по показаниям амперметра (I_К) и вольтметра (U_К):

R_СК = U_К/ I_К (5,4)

Данные представить в виде табл.1.

Таблица 1

N	R	I	U	Rс
1	R1	I1	U1	Rс1	1
...	...	...	...	...	...
K	RK	IK	UK	Rcк	K
...	...	...	...	...	...
N	RN	IN	UN	RCN	N

Определить коэффициент вариации по формуле

V= , (5.5)

где _K = 1 - R _СK/ R_K – разность между экспериментально полученным сопротивлением (R_CK) и эталонным (R_K), поделенная на эталонное сопротивление. Это относительная ошибка данного эксперимента. N – число опытов.

2. Собрать схему (рис.5.2) с двумя сопротивлениями R₁ и R₂ и, меняя в ней номинальные значения сопротивления R₂ от 1 до 10 Ом через 1 Ом, а от 10 до 100 Ом через 10 Ом, определить значения I_K, U_K , при этом положить

R₁=10 Ом. Данные представить в виде табл.2.

Таблица 2

N	R2	R	I	U	RC
1	R21	R1	I1	U1	RC1	1
...	...	...	...	...	...	...
K	R 2K	RК	IK	UK	RCK	K
...	...	...	...	...	...	...
N	R 2N	RN	IN	UN	RCN	N

Определить коэффициент вариации по формуле (5.5), где в качестве R_К принимаются суммы последовательно соединенных сопротивлений (5.2). Для двух сопротивлений она принимает вид

R_К = R₁ + R_2К (5.6)

3.Собрать схему (рис.5.3) с двумя сопротивлениями R₁ и R₂ и, меняя в ней номинальные значения сопротивления R₂ от 1 до 10 Ом через 1 Ом, а от 10 до 100 Ом через 10 Ом, определить значения I_K, U_K , при этом положить

R₁=10 Ом. Данные представить в виде табл.2. Определить коэффициент вариации по формуле (5.5), где в качестве R_К принимаются значения суммы параллельно соединенных сопротивлений (5.3). Для двух сопротивлений она принимает вид

R_К = R₁ R_2K /( R₁+ R_2K) (5.7)

4 По результатам работы сделать выводы:

- о пригодности закона Ома к расчету электрических цепей;

- о пригодности программы к моделированию работы электрических цепей.

ВНИМАНИЕ. Смену элементов схем и их номиналов производить только при выключенном источнике питания схемы.