ĆWICZENIE 2
Sprawdzenie podstawowych praw obwodów
elektrycznych
1. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z podstawowymi prawami teorii obwodów (prawo Ohma, I i II prawo
Kirchhoffa) oraz weryfikacja tych praw w oparciu o pomiary.
2. Sprawdzenie prawa Ohma
2.1. Schemat układu pomiarowego
Ro – rezystor regulowany
2.2. Wykonanie pomiarów
Dla podanej przez prowadzącego wartości napięcia zasilającego U (z przedziału
od 5 do 10V) wykonać pięć pomiarów natężenia prądu, rezystancję R0 należy zmienić wg
danych w tabeli.
CA - stała podziałki amperomierza
αA - liczba działek amperomierza
I - wartość prądu odczytana z amperomierza
U - wartość napięcia odczytana z woltomierza
U =
U =
Lp.
RO
CA
αA
I
CA
αA
I
Ω
mA/dz
dz
mA
mA/dz
dz
mA
1
2
2
4
3
6
4
8
5
10
2.3. Wyznaczanie charakterystyki I = f (R0)
Na podstawie wyników pomiarów narysować wykres zależności I = f (R0) dla dwóch
wartości napięć U.
1
3. Sprawdzenie pierwszego prawa Kirchhoffa
3.1. Zanotuj wartości rezystancji wskazane przez prowadzącego:
R1 = ..........................
R2 = ..........................
3.2. Oblicz rezystancję zastępczą RZR dla równoległego połączenia
rezystorów R1, R2 i R3
1
1
1
=
+
= ...........................................................................................................................................................
R
R
R
ZR
1
2
RZR = ................
3.3. Dokonaj pomiaru rezystancji zastępczej RZRp dla rezystorów R1, R2,
połączonych równolegle
Schemat układu do pomiaru rezystancji zastępczej
RZRp = ......................
2
3.4. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia pierwszego prawa
Kirchhoffa.
Dokonać pomiaru natężeń prądów I, IR1, IR2 płynących przez rezystory
połączone równolegle:
• zmierzyć natężenia prądów w poszczególnych gałęziach układu dla
wartości napięcia zasilającego podanego przez prowadzącego U= ….. V
(z przedziału od 2 do 5 V),
• obliczenia należy wykonać wg wzorów podanych poniżej.
Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli:
Wielkości zmierzone RZRp= ..........
Wielkości obliczone RZR =..............
U
I R1
I R2
I
I
IÀ =∑ IRn
R1
ÌR2
IÀ
Ì=∑ÌRn
V
mA
mA
mA
mA
mA
mA
mA
Wnioski z pomiarów
I – prąd mierzony przez amperomierz A
IA = ∑ IRn - prąd jest sumą prądów płynących
przez amperomierze A1 , A2
IA = ∑ IRn =IR1+ IR2 n = 1, 2
U = .... [V] IA = ..........................................................
Jeżeli prąd I jest równy co do wartości sumie prądów IA = I1+ I2,
to w poniższym równaniu postaw znak równości = , gdy ma
wartość zbliżoną , to postaw znak ≈ .
U = .... [V] I ...... IA ....... ...... .........
Udowodniono słuszność .................................... prawa Kirchhoffa
( prądowego , napięciowego )
3
Wnioski z obliczeń
U – napięcie zasilające układ
UR1 ,UR2 – napięcia zmierzone na rezystorach R1 , R2
UZR – napięcie na rezystancji zastępczej połączenia równoległego
rezystorów
UZR = UR1 = UR2 = U
IÀ - prąd płynący przez rezystancję zastępczą rezystorów połączonych
równolegle
RZR – rezystancja obliczona w punkcie II. 2
U = .... [V] IÀ = U / RZR = ...............................................
ÌR1 , ÌR2 – prądy płynące przez rezystory R1 , R2
Wartość tych prądów należy obliczyć ze wzoru :
U = .....[V] ÌR1 = U / R1 = ..................................................
ÌR2 = U / R2 = .................................................
Ì = ∑ÌRn = ÌR1 + ÌR2 = ....................................................
Na podstawie wyników obliczeń podaj i udowodnij słuszność .................
( I / II)
prawa Kirchhoffa .
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
4. Sprawdzenie napięciowego prawa Kirchhoffa
4.1. Oblicz rezystancję zastępczą RZS dla rezystorów R1, R2 połączonych
szeregowego
RZS = R1 + R2 = .................................................................................
4
4.2. Zmierz rezystancję zastępczą RZSp dla trzech rezystorów R1 , R2
połączonych szeregowego
RZSp - wartość rezystancji zmierzonej omomierzem dla rezystorów
połączonych szeregowo
RZSp = .......................................................................................
4.3. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia drugiego prawa
Kirchhoffa
Dokonać pomiaru spadków napięć na rezystorach R1 , R2 :
• dla wartości napięcia zasilającego U=….. V podanej przez prowadzącego
(z przedziału od 5 do 15V ) zmierzyć spadki napięć na rezystorach R1, R2
• obliczenia wykonać wg wzorów podanych poniżej.
Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli:
Wielkości zmierzone RZSp= .......... Wielkości obliczone RZS =...............
U
I
UR1
UR2
UZSp
IÙ`R1
ÙR2
ÙZS
V
mA
V
V
V
mA
V
V
V
Wnioski z pomiarów
UZSp – napięcie na rezystancji zastępczej połączenia szeregowego rezystorów
U - napięcie zasilające układ
U ZSp= UR1+ UR2
Jeżeli napięcie zmierzone U ZSp jest równe co do wartości napięciu
zasilającemu U to w poniższym równaniu postaw znak równości = ,
gdy ma wartość zbliżoną , to postaw znak ≈ .
U = ...... [V] U ZSp ...... U ....... ...... .........
Udowodniono słuszność .................................... prawa Kirchhoffa
( prądowego , napięciowego )
5
RZS – wartość zastępcza rezystancji obliczona punkcie III. 1
Ì - prąd płynący przez rezystory połączone szeregowo i jego wartość
należy obliczyć ze wzoru :
U = .... [V] Ì= U / RZS = .......................................
ÙR1 , ÙR2 - napięcie na rezystorach należy obliczyć ze wzoru:
U = .... [V] ÙR1 = Ì. R1 = ...........................................
ÙR2 = Ì. R2 = ...........................................
ÙZS = ÙR1+ ÙR2 = U = ..........................................................
Na podstawie wyników obliczeń podaj i udowodnij słuszność .......................
( I / II)
prawa Kirchhoffa .
.....................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
5. Opracowanie wyników powinno zawierać:
• własności szeregowego i równoległego łączenia rezystorów
• udowodnienie w oparciu o wyniki pomiarów słuszności I i II prawa
Kirchhoffa,
• omówienie wykresów ilustrujących prawo Ohma I = f(R0) dla U = const.
6. Wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia
6