Задача.

Четыре одинаковых резистора соединены по схеме, как показано на рисунке. Каждый резистор имеет сопротивление R. Собрать схему и посчитать каким будет общее сопротивление, если ток подвести к точкам А и С? К точкам А и D? Убедитесь в правильности расчетов, используя закон Ома, измерив ток и напряжение в схеме.

В С

А D

Контрольные вопросы.

1. Какие другие способы измерения сопротивления проводника вы знаете?

2. Что такое реохорд? Для чего он нужен?

3. Как собрать электрическую схему, называемую мостиком Уитстона?

4. Когда мостик Уитстона считают сбалансированным?

5. Изменится ли работа схемы мостика Уитстона, если поменять местами диагональ с источником энергии и диагональ с амперметром? Почему?

Лабораторная работа № 2

Тема: Проверка законов последовательного и параллельного соединения проводников.

Цель: экспериментально проверить законы последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: компьютерная программа «Electronics Workbench».

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

Обычная электрическая цепь состоит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешано.

При последовательном соединении проводников:

Общее сопротивление R = R₁ + R₂ + … + R_n. (1)

Сила тока I = I₁ = I₂ = … = I_n (2)

Напряжение U = U₁ + U₂ + … + U_n.(3)

При параллельном соединении проводников:

Сила тока I = I₁ + I₂ + … + I_n (4)

Общая электрическая проводимость

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/R_n. (5)

Общее сопротивление двух параллельно соединенных проводников:

Напряжение U = U₁ = U₂ =…= U_n. (6)

В работе надо проверить все эти законы. Внутренним сопротивлением источника тока пренебрегаем.

ХОД РАБОТЫ.

Последовательное соединение резисторов.

1. Собрать электрическую цепь по схеме 1. Не забудьте вольтметр и омметр.

Рис.1

2. Подобрать значения сопротивлений резисторов.

3. Проверить соотношение (1). Определите общее сопротивление резисторов цепи омметром, а вычислите их по формуле (1).

4. Проверить соотношение (3). Вольтметром измерьте напряжение на каждом резисторе, а потом измерьте общее напряжение. Вычислите по формуле (3) общее напряжение и сравните с экспериментальным значением общего напряжения.

5. Проверить соотношение (2). С помощью амперметра измерьте силу тока на каждом резисторе и на всех сразу. По закону Ома I=U/R вычислите ток в цепи.

6. Запишите полученные результаты в таблицу 1

Таблица 1.

№ опыта

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

Сила тока, А

R1

R2

R3

R

U1

U2

U3

U

I1

I2

I3

I

Параллельное соединение проводников.

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 2.

рис. 2

2. Выбрать значения сопротивлений.

3. Проверить соотношение (5). Измерить омметром общее сопротивление цепи, а затем вычислить его по формуле (5). Сравнить расчетное сопротивление с измеренным.

4. Проверить соотношение (6). Измерить общее напряжение цепи, а затем измерить напряжения в каждой ветке соединения.

5. Проверить соотношение (4). Для этого измерить силу тока в цепи (амперметр расположен как на схеме), а затем включить его последовательно в каждую ветку и измерить том силу тока. Высчитать по формуле (4) силу тока и сравнить с экспериментальным значением тока.

6. Результаты измерений записать в таблицу 2.

Таблица 2.

№ опыта

Сопротивление, Ом

Напряжение, В

Сила тока, А

R1

R2

R3

R

U1

U2

U3

U

I1

I2

I3

I

Определить общее сопротивление участка цепи, рис.3.

Рис. 3

Сделать вывод о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Сформулировать и записать формулу закон Ома для участка цепи.

2. Пять резисторов по 2 Ом каждый, соединили последовательно, а затем параллельно. Чему равно отношение их общих сопротивлений ?

3. Как соединить резисторы, чтобы сила тока в них была одинаковой?

4. Как соединить резисторы, чтобы общее сопротивление было минимальным?

5. Как соединить резисторы, чтобы напряжение на каждом из них было одинаковым?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на ее зажимах.

Оборудование: электрическая лампа, источник постоянного напряжения на 36В, реостат ползунковый, амперметр, вольтметр, омметр, ключ и соединительные провода.

Краткая теория.

Мощность электрического тока на участке цепи равна отношению работы тока ко времени, за которое она совершается. Р = А/t так как А = I·U·t. Используем закон Ома для участка цепи:

Р = I·U, Р = U²/R, Р = I²·R.

Мощность электрического тока выражается в Вт (ваттах).

С хема установки.

Порядок выполнения лабораторной работы.

1. Определить цену деления шкалы измерительных приборов.

2. Омметром измерить сопротивление нити накала лампы при комнатной температуре R_о.

3. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке, соблюдая полярность приборов.

4. после проверки схемы преподавателем, цепь разомкнуть. С помощью реостата установить наименьшее значение напряжения. Снять показания измерительных приборов.

5. Постепенно выводя реостат, снять 8-10 раз показания амперметра и вольтметра.

6. Для каждого значения напряжения определить:

а). мощность, потребляемую лампой,

Р = I·U,

б). сопротивление нити накала лампы при данной температуре:

R_Т = U/I

в). температуру нити накала

Т = (R_Т – R_о) / (R_о· α)

Учитывая небольшую погрешность, сопротивление лампы при комнатной температуре принять за Rо.

Значение α = 0.0051 К^-1. температурного коэффициента вольфрама взято из справочной таблицы.

7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

Таблица.

№ опыта	Сопротивление нити накала при комнатной температуре Rо. Ом	напряжение на зажимах лампы U, В	Сила тока в лампе I, А	Мощность потребляемая лампой Р, Вт.	Сопротивление нити накала лампы R, Ом	Температура нити накала лампы Т, К.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

8. По полученным значениям Р и U построить график зависимости мощности, потребляемой лампой, от напряжения на ее зажимах Р(U). По оси координат откладывать мощность Р в Ваттах, а по оси абсцисс – напряжение U в Вольтах.

9. Сделать вывод.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

Рекомендуется работу проводить, пользуясь током от генератора или специального мощного выпрямителя. В этом случае использовать лампу с напряжением 36В.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какой физический смысл напряжения на участке электрической цепи?

2. Как определить мощность тока с помощью амперметра и вольтметра?

3. Для чего используется ваттметр? Как он включается в цепь?

4. Чем спираль 100-ваттовой лампы отличается от спирали лампы в 25- ватт?

5. Какова наибольшая мощность гидростанций и атомных станций стран СНГ? Европы? США?