Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
ĆWICZENIE 3
Sprawdzenie I (prądowego) i II (napięciowego)
prawa Kirchhoffa
1. Prawa Kirchhoffa
Pierwsze prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu prądów w węz
le obwodu elektrycznego,
drugie prawo Kirchhoffa, - bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego.
I. Suma prądów w węz
le obwodu elektrycznego jest równa zeru.
I1
=� 0
I6 I5 ��Ik (1)
k
I4
I2
-� I1 +� I2 -� I3 -� I4 +� I5 +� I6 =� 0 (2)
I3
Rys.1. Węzeł obwodu elektrycznego.
Sumowanie dotyczy prądów wszystkich gałęzi zbiegających się w rozpatrywanym węz
le,
a znak prądu przyjmuje się dodatni, gdy prąd ma zwrot do węzła (zwrot strzałki prądu do
węzła) i ujemny, gdy prąd ma zwrot od węzła (zwrot strzałki prądu od węzła).
II. Suma napięć z
ródłowych (sił elektromotorycznych) występujących w oczku równa
się sumie spadków napięć na wszystkich elementach pasywnych.
E2 U1
=�
I
��Ek ��Ul (3)
k l
U2
E1
E1 +� E2 =� U1 +� U2 +� U3 (4)
U3
Rys.2. Oczko obwodu elektrycznego.
E - siła elektromotoryczna z
ródła,
U - spadek napięcia.
Przyjmujemy tu następująca zasadę znakowania: jeżeli strzałka zwrotu z
ródła napięcie jest
zgodna ze zwrotem prądu to SEM bierzemy ze znakiem plus. Kierunek spadku napięcia na
elementach pasywnych strzałkowany jest przeciwnie do płynącego prądu.
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
1
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
2. Wykonanie ćwiczenia
WYKAZ PRZYRZ
DÓW:
1. Zasilacz stabilizowany DF1731SB3A,
2. płytka potencjometrów Rp
3. układ pomiarowy S1
4. układ pomiarowy S2
5. miernik uniwersalny UM112B nr. & & & & & & & & .
6. multimetr cyfrowy V561A nr. & & & & & & & & .
7. multimetr cyfrowy PC510 nr. & & & & & & & & .
A
Uz
Vc U
U
R
p
Rys.3. Schemat układu regulacji napięcia U złożonego z:
-� zasilacza Uz (1),
-� płytki potencjometru Rp (2),
-� amperomierza UM112B (5),
-� woltomierza V561A (6).
2.1. Sprawdzenie II prawa Kirchoffa
-� Zestaw układ regulujący napięcia wg rys. 3, a następnie dołącz do niego układ
pomiarowy z płytką S2 (4) wg rys. 4. Napięcie zasilania =+20V.
Rys.4. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia II prawa Kirchhoffa
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
2
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
-� Dla dwóch wartości napięć zasilania, zmierz prąd w układzie I, oraz napięcie na
poszczególnych rezystorach:
-� U2 na R2 - woltomierz PC510 (7) podłączony do kołków 27  12,
-� U5 na R5 - woltomierz PC510 (7) podłączony do kołków 28  27,
-� U7 na R7 - woltomierz PC510 (7) podłączony do kołków 23  28,
-� U4 na R4 - woltomierz PC510 (7) podłączony do kołków 7  23,
Uwaga: Zmiany połączeń woltomierza wykonuj przy
odłączonym układzie od z
ródła zasilania!
-� Wyniki wpisz do Tabeli 1,
-� Oblicz sumę napięć S�U, całkowitą rezystancję R, i wpisz też do Tabeli 1
U =� U2 +� U5 +�U7 +� U4
(5)
-� Odczytaj wartość rezystorów wg kodu paskowego, oblicz całkowitą rezystancję
Robl szeregowo połączonych rezystorów (wzór 6) i porównaj ze zmierzoną.
R =� R2 +� R5 +� R7 +� R4
(6)
-� Odłącz rezystor R4 (rozłącz kołki 7 21, a połącz 7-23),
-� Podobnie jak w poprzednim punkcie zmierz wszystkie wielkości i wyniki wpisz do
Tabeli 2
-� Wykonaj takie same obliczenia i porównaj wyniki, jak poprzednio.
2.2. Sprawdzenie I prawa Kirchhoffa
-� Zestaw układ regulujący napięcia wg rys. 3, a następnie dołącz do niego układ
pomiarowy z płytką S1 (3) wg rys. 5. Napięcie zasilania = +20V
Rys.5. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia I prawa Kirchhoffa
-� Dla dwóch napięć zasilania, zmierz napięcie U, prąd całkowity I, i prądy płynące
przez poszczególne rezystory,
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
3
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
-� I51 prąd przez rezystor R51 - amperomierz PC510 (7) podłączony do kołków 7-12,
-� I52 prąd przez rezystor R52 - amperomierz PC510 (7) podłączony do kołków 7-13,
-� I56 prąd przez rezystor R56 - amperomierz PC510 (7) podłączony do kołków 7-17,
-� I58 prąd przez rezystor R58 - amperomierz PC510 (7) podłączony do kołków 7-19,
-� Pozostałe rezystory połączone z kołkiem 7,
Uwaga: Zmiany połączeń amperomierza wykonuj przy
odłączonym układzie od z
ródła zasilania!
-� Wyniki wpisz do Tabeli 3,
-� Oblicz sumę prądów S�I,
I =� I51 +� I52 +� I56 +� I58
(7)
-� oraz całkowitą rezystancję R równolegle połączonych rezystorów (wzór 8) i wpisz
też do Tabeli 3
1 1 1 1 1
=� +� +� +�
(8)
R R51 R52 R56 R58
-� Odczytaj wartość rezystorów wg kodu paskowego, oblicz całkowitą rezystancję
Robl równolegle połączonych rezystorów i porównaj ze zmierzoną.
-� Rozewrzyj rezystor R58 (rozłącz kołki 7-19).
-� Podobnie jak w poprzednim punkcie zmierz wszystkie wielkości i wyniki wpisz do
Tabeli 4
-� Wykonaj takie same obliczenia i porównaj wyniki, jak poprzednio
PYTANIA KONTROLNE I ZAGADNIENIA DO OPRACOWANIA
1. Podaj treść I prawa Kirchhoffa.
2. Podaj treść II prawa Kirchhoffa.
3. Podaj wzór na rezystancje zastępczą szeregowego połączenia rezystorów. Przy
różnej wartości rezystorów, na którym z nich jest największy spadek napięcia?
4. Podaj wzór na rezystancje zastępczą równoległego połączenia rezystorów. Przy
różnej wartości rezystorów, przez który z nich płynie największy prąd?
5. Wytłumacz, dlaczego S�U różni się od U (S�I od I)?
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
4
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Protokół pomiarowy
Ocena
Nazwisko Imię.............................................................................
Klasa& & & & & Data wykonania & & & & & & & & & & & .
Wyk.
Kl.
.....................................................................................
Spr.
.....................................................................................
Nr i temat ćwiczenia
OK
Tabela 1 Szeregowe połączenie rezystorów R2, R5, R7 i R4
U I U2 U5 U7 U4 S�U R Robl
V mA V V V V V kW� kW�
Przykład obliczenia:
U
U =� U2 +� U5 +� U7 +�U4 =� ......................
R =� =� ................
I
R =� R2 +� R5 +� R7 +� R4 =� ...................................................................
Tabela 2 Szeregowe połączenie rezystorów R2, R5, i R7
U I U2 U5 U7 S�U R Robl
V mA V V V V kW� kW�
U
U =� U2 +� U5 +� U7 =� ...................................
R =� =� ................
I
R =� R2 +� R5 +� R7 =� ...........................................................................
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
5
Pracownia Elektryczna i Elektroniczna I
Tabela 3 Równoległe połączenie rezystorów R51, R52, R56 i R58
U I I51 I52 I56 I58 S�I R Robl
V mA mA mA mA mA mA kW� kW�
1 1 1 1 1
=� +� +� +� =� ...........................
R =� .........................
R R51 R52 R56 R58
Tabela 4 Równoległe połączenie rezystorów R51, R52, i R56
U I I51 I52 I56 S�I R Robl
V mA mA mA mA mA kW� kW�
1 1 1 1
=� +� +� =� ...........................
R =� .........................
R R51 R52 R56
Spostrzeżenia i wnioski z przeprowadzonych pomiarów:
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
Ćw.3 Sprawdzenie I i II prawa Kirchhoffa
6