Лабораторно робота № 1

Дослідження електричного кола з послідовним, паралельним

та змішаним з’єднанням опорів.

Мета: вивчити закони протікання струму через послідовно та паралельно з'єднані провідники та визначити формули розрахунку опорів таких ділянок.

1. Короткий теоретичний опис.

Провідники у схемах можуть з'єднуватися послідовно (Рис 1.) та паралельно (Рис.2.).

Розглянемо схему послідовного з'єднання провідників, зображену на Рис. 1.

Напруга на кінцях всього ланцюга складається з напруг на кожному провіднику:

U = U1 + U2 + U3, (1)

За законом Ома для ділянки ланцюга:

U1 = R1I; U2 = R2I; U3 = R3I; U = RI, (2)

де R - повний опір ланцюга,

I - загальний струм, що тече в ланцюзі.

З виразів (1) та (2), отримуємо:

RI = R1I + R2I + R3I,

звідки повний опір ланцюга послідовно з'єднаних провідників:

(3)

При послідовному з'єднанні провідників їхній загальний опір дорівнює сумі електричних опорів кожного провідника.

Розглянемо тепер схему паралельного з'єднання провідників, зображену на Рис. 2.

Через ланцюг тече повний струм I:

I = I1 + I2 + I3. (4)

За законом Ома для ділянок ланцюга:

U = R1I1; U = R2I2; U = R3I3; U = RI, (5)

З виразів (4) та (5), отримуємо:

I = U/R = U/R1 + U/R2 + U/R3

звідки:

(6)

При паралельному з'єднанні провідників величина, зворотна опору ланцюга, дорівнює сумі зворотних величин опорів всіх паралельно з'єднаних провідників.

2. Порядок виконання.

2.1. Зберіть на монтажному столі електричну схему, показану на малюнку:

Виберіть номінали опорів такими:

R1 = 1 кОм; R2 = 2 кОм; R3 = 3 кОм; R4 = 4 кОм;

2.2. Визначте експериментально за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання опорів) опір між точками:

А та С; З і D; B та D; A та D.

Запишіть ці свідчення.

2.3. Розрахуйте теоретичні значення опорів між зазначеними точками схеми та порівняйте їх із виміряними.

Які висновки можна зробити із цього досвіду?

2.4. Виміряйте за допомогою мультиметра (у режимі вимірювання струму) струми, що йдуть через кожний опір. Запишіть показання приладу.

2.4. Перевірте експериментально, що в послідовному ланцюгу струм однаковий через всі опори, а в паралельному ланцюгу поділяється так, що сума всіх струмів через паралельно з'єднані елементи дорівнює повному струму через всю ділянку.

2.5. Виміряйте за допомогою мультиметра (в режимі вимірювання постійної напруги) напруги на кожному опорі. Запишіть показання приладу.

2.6. Перевірте експериментально, що в послідовному ланцюгу напруга на всій ділянці дорівнює сумі напруг на кожному елементі, а в паралельному ланцюгу, напруга одна і та ж на кожному елементі.

3. Контрольні питання.

3.1. Чи може опір ділянки двох паралельно з'єднаних провідників бути більшим (меншим) за будь-який з них? Поясніть відповідь.

3.2. Які закони збереження використовуються для виведення формул опору паралельного та послідовного з'єднання провідників?

3.3. Проаналізуйте аналогію між формулами, що наводяться тут, і формулою для розрахунку опору одного провідника через його геометричні параметри: . У чому ця аналогія?