Ćwiczenie nr E8 Sprawdzenie praw Kirhoffa.
FIZYKA	Ocena z kolokwium:	Ocena ze sprawozdania:	Ocena końcowa:

1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

1. Siła elektromotoryczna (SEM)
jest liczbowo równa pracy, jaka siły obce wykonują przy przemieszczaniu w przewodniku jednostkowego ładunku dodatniego z punktu 1 do punktu 2. praca jest wykonywana kosztem zużywania w źródle energii. Dlatego właśnie wielkość
nazywana jest siła elektromotoryczną źródła energii elektrycznej, włączonego na odcinku 1-2 obwodu.

Napięciem U₁₂ (spadkiem napięcia) na odcinku 1-2 obwodu nazywamy wielkość fizyczną, która jest liczbowo równa pracy, wykonanej przez wypadkowe pola sił kulombowskich i obcych przy przemieszczaniu jednostkowego ładunku dodatniego wzdłuż obwodu z punktu 1 do punktu 2.

Siła elektromotoryczna rozkłada się na dwa spadki napięć: U_R=RI na oporze zewnętrznym oraz U_r=rIn a oporze wewnętrznym źródła.

Siłę elektromotoryczną zmierzyć możemy bezpośrednio za pomocą miernika magnetoelektrycznego.

Podstawową jego częścią jest ramka złożona ze zwojów cienkiego drutu miedzianego oraz magnez stały. Ramka jest osadzona na osi w łożyskach i może obracać się w szczelnie.

Przepływem prądu stałego rządzą prawa Ohma i Kirchoffa.

2. Prawo Ohma:

I=f(U)

I [A]

U [V]

Natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do napięcia między końcami przewodnika.

U/I=const.

Oporem elektrycznym danego przewodnika nazywamy stosunek napięcia przyłożonego do jego końców do natężenia prądu, który płynie przez przewodnik pod wpływem tego napięcia.

R- opór elektryczny danego przewodnika. /1/

3. Pierwsze prawo Kirchoffa (prawo węzłów):

Suma algebraicznych natężeń prądów schodzących się w węźle równa jest zeru,

gdzie n jest liczbą schodzących się w węźle przewodników, I_i- natężeniem prądu w węźle. Przyjmujemy, że prądy przychodzące do węzła są dodatnie, a prądy wychodzące z węzła są ujemne.

Drugie prawo Kirchoffa (prawo obwodów, prawo konturów): w każdym obwodzie zamkniętym (oczku sieci), dowolnie wybranym z rozgałęzionej sieci elektrycznej, suma algebraiczna iloczynów natężeń prądu I_i oporów R_i odpowiednich odcinków tego obwodu równa jest sumie algebraicznej SEM w obwodzie:

gdzie n₁ jest liczbą odcinków, na jakie obwód jest podzielony przez węzły. Przy korzystaniu z drugiego prawa Kirchoffa wybieramy określony kierunek obiegu oczka sieci (zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie). Prądy których kierunki pokrywają się z kierunkiem obiegu prądu w obwodzie przyjmujemy za dodatnie. Z kolei SEM źródeł prądu uważamy za dodatnie, gdy powodują one przepływ prądu o kierunku zgodnym z kierunkiem obiegu obwodu.

2. CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Dla pierwszego obwodu.

Lp.	U[V]	I[A]	I1[A]	I2[A]	I1+I2[A]	R1[Ω] /1/	R2[Ω]	Rw[Ω]
1.	7	0,055	0,025	0,03	0,055	280	28	127,27
2.	7	0,09	0,03	0,06	0,09	233,33	116,66	77,77
3.	7	0,3	0,25	0,5	0,3	28	14	23,33
4.	7	0,05	0,02	0,03	0,05	350	233,33	140
5.	7	0,1	0,07	0,03	0,1	100	233,33	70
6.	7	0,2	0,14	0,6	0,2	50	11,66	35
7.	7	0,25	0,2	0,05	0,25	35	140	28
8.	7	0,08	0,05	0,03	0,08	140	233,33	87,5
9.	7	0,47	0,42	0,05	0,47	16,6	140	14,89
10.	7	0,55	0,5	0,05	0,55	14	140	12,72

Dla drugiego obwodu.

Lp.	U1[V]	U2[V]	U1+U2[V]	ε[V]
1.	6,6	6,4	7	7
2.	5,8	1,2	7	7
3.	4,5	2,5	7	7
4.	6,4	0,6	7	7
5.	6,9	0,1	7	7
6.	2,5	4,5	7	7
7.	3,4	3,6	7	7
8.	4,1	2,9	7	7
9.	5	2	7	7
10.	5,5	1,5	7	7

amperomierz klasa 0,5 zakres 0,75

woltomierz klasa 0,5 zakres 7,5

I. Sprawdzam pierwsze prawo Kirchoffa I=I₁+I₂

1. I=0,055= I₁+I₂

2. I=0,09= I₁+I₂

3. I=0,3= I₁+I₂

4. I=0,05= I₁+I₂

5. I=0,1= I₁+I₂

6. I=0,2= I₁+I₂

7. I=0,25= I₁+I₂

8. I=0,08= I₁+I₂

9. I=0,47= I₁+I₂

10. I=0,55= I₁+I₂

II. Obliczam R₁ i R₂ oraz opór zastępczy R_w

1. R₁=280[Ω] R₂=28[Ω] R_W=127,27[Ω]

2. R₁=233,33[Ω] R₂=116,66[Ω] R_W=77,77[Ω]

3. R₁=28[Ω] R₂=14[Ω] R_W=23,33[Ω]

4. R₁=350[Ω] R₂=233,33[Ω] R_W=140[Ω]

5. R₁=100[Ω] R₂=233,33[Ω] R_W=70[Ω]

6. R₁=50[Ω] R₂=11,66[Ω] R_W=35[Ω]

7. R₁=35[Ω] R₂=140[Ω] R_W=28[Ω]

8. R₁=140[Ω] R₂=233,33[Ω] R_W=87,5[Ω]

9. R₁=16,6[Ω] R₂=140[Ω] R_W=14,89[Ω]

10. R₁=14[Ω] R₂=140[Ω] R_W=12,72[Ω]

ΔU=0,1[V] ΔI=0,01[A]

Lp.	၄R1	၄R2	၄Rw
1.	8,4	0,84	5,08
2.	5,6	4,64	3,08
3.	0,84	0,56	0,92
4.	14	9,32	4,25
5.	4	9,32	2,8
6.	2	0,44	1,4
7.	0,14	5,60	1,12
8.	5,6	9,32	3,54
9.	0,664	5,62	0,56
10.	0,56	5,62	0,50

Sprawdzam czy R_w dla każdego przypadku jest równa

1. R_w=127,27[Ω]

2. R_w=77,77[Ω]

3. R_w=23,33[Ω]

4. R_w=140[Ω]

5. R_w=70[Ω]

6. R_w=35[Ω]

7. R_w=28[Ω]

8. R_w=87,5[Ω]

9. R_w=14,87[Ω]

10. R_w=112,72[Ω]

Sprawdzam drugie prawo Kirchoffa ε=U₁+U₂

1. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

2. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

3. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

4. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

5. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

6. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

7. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

8. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

9. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

10. ε=7[v] ε=U₁+U₂=7[V]

WNIOSKI:

Celem ćwiczenia było sprawdzenie praw Kirchoffa. Z powyższych obliczeń wynika ze spełnione są I i II prawo Kirchoffa, zatem ćwiczenie jest wykonane poprawnie i założony cel został osiągnięty.

węzłem nazywamy taki punkt rozgałęzionego obwodu, w którym schodzą się więcej niż dwa przewodniki:

---