Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование



Скачать 57.22 Kb.
Дата20.10.2012
Размер57.22 Kb.
ТипЛабораторная работа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИЗУЧЕНИЕ ПРАВИЛ КИРХГОФА
Цель работы: изучение правил Кирхгофа.

Приборы и оборудование: источник тока, три амперметра, три вольтметра, два магазина сопротивлений, реостат, ключ, соединительные провода.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Расчёт простейших схем ни у кого не вызывает затруднений (простейшие - это такие, в которых проводники, резисторы, "нагрузки" могут соединяться последовательно или параллельно). Не вызовут также затруднения задачи с симметрией. Но к расчёту разветвлённых цепей постоянного тока, если сопротивления разные, метод симметрии не подходит. Некоторые схемы разветвлённых цепей можно упростить. Если же упрощение цепи невозможно, то расчет такой электрической цепи удобно проводить, пользуясь двумя правилами Кирхгофа.

Рассмотрим произвольную разветвленную цепь, часть которой изображена на рис. 1.



Первое правило Кирхгофа относится к узлам, т.е. точкам, в которых сходится не менее трех проводников. Вследствие закона сохранения заряда в любой точке цепи, в том числе и в любом узле, при прохождении постоянного тока не должно происходить накопления электрического заряда. Поэтому сумма притекающих к узлу токов должна равняться сумме утекающих. Если условиться считать подходящие к узлу токи положительными, а исходящие из узла – отрицательными, то можно сказать, что алгебраическая сумма сил токов в узле равна нулю:

, (1)

где n обозначает число проводов, сходящихся в узле.

Второе правило Кирхгофа относится к произвольным замкнутым контурам, которые можно выделить в рассматриваемой замкнутой цепи. Рассмотрим контур ABCA на рис. 1. Поскольку при расчете мы будем использовать закон Ома для неоднородного участка цепи, то, как мы видели, направление токов в неразветвленных участках можно задать произвольно, например, так как на рис. 1. ( Напомним, что если в результате расчета какой – либо из токов окажется отрицательным, то это означает, что в действительности ток на этом участке течет в противоположную сторону.) Запишем закон Ома для каждого участка контура ABCA. Обозначив потенциалы узлов через и , получим:

(2)

В этих формулах через обозначено полное сопротивление участка, по которому течет ток .
Легко заметить, что если первое уравнение системы умножить на (-1) и затем сложить почленно все три уравнения, то потенциалы узлов выпадут:

(3)

Глядя на полученную формулу, нетрудно сформулировать правило, с помощью которого можно было бы непосредственно получить это равенство: нужно выбрать определенное направление обхода замкнутого контура (например, по часовой стрелке) и приравнять алгебраическую сумму произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в этом контуре. При этом ток считается положительным, если его направление совпадает с направлением обхода контура, и отрицательным в противоположном случае; ЭДС берется со знаком «+», если она повышает потенциал в цепи в направлении обхода контура, и со знаком «-», если понижает. Это и есть второе правило Кирхгофа, которое можно коротко записать так:

(5)

где n – число неразветвленных участков в рассматриваемом контуре (совпадающее с числом встречающихся в этом контуре узлов) а m – число ЭДС действующих в контуре.

Теперь можно сформулировать общие правила расчета произвольных разветвленных цепей постоянного тока с использованием правил Кирхгофа.

  1. Обозначить на схеме токи во всех неразветвленных участках, произвольно задавая им направление.

  2. Согласно первому правилу Кирхгофа написать уравнения для всех узлов, кроме одного (уравнение для последнего узла писать не нужно, так как оно является следствием предыдущих).

  3. Согласно второму правилу Кирхгофа составить уравнения для всех простых контуров, которые можно выделить в данной цепи и которые не получаются наложением уже рассмотренных. Простым считается такой контур, при обходе которого мы побываем в каждой точке только по одному разу. В правильно выбранной системе контуров каждый участок цепи должен фигурировать по крайней мере в одном из контуров.

  4. Если в результате решения получившейся системы уравнений какие – либо токи окажутся отрицательными, то в действительности их направление противоположно выбранному на схеме.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ИЗУЧЕНИЕ ПЕРВОГО ПРАВИЛА КИРХГОФА

1. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2. В качестве R1 и R2 используются магазины сопротивлений.

2. Определить цену деления, предел измерения и класс точности приборов, используемых в схеме (рис.2).

3. С помощью магазинов сопротивлений три раза меняют сопротивление в цепи (значения сопротивлений задаются преподавателем). Снимают показания с амперметров и заносят их в таблицу №1.



Рис. 2.

Таблица 1

№ опыта

I1, А

I2, А

I3, А

(I1+ I2), А

1













2













3
















  1. Оценить погрешность результатов измерений

  2. Сделать выводы


ИЗУЧЕНИЕ ВТОРОГО ПРАВИЛА КИРХГОФА

1. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 3.



Рис. 3.

2. Определить цену деления, предел измерения и класс точности приборов, используемых в схеме (рис.3).

3. При трех различных положениях движка реостата произвести измерения напряжений. Результаты измерений занести в таблицу №2. Проверить, выполняется ли второе правило Кирхгофа. Сделать выводы.

Таблица № 2

№ опыта

U0, В

U1, В

U2, В

(U1 + U2), В

1













2













3














4. Оценить погрешность результатов измерений.

5. Сделать выводы

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Что называют разветвленной электрической цепью?

  2. Что называют узлом электрической цепи?

  3. Что называют ветвью электрической цепи?

  4. Сформулируйте первое правило Кирхгофа.

  5. Сформулируйте второе правило Кирхгофа.

  6. Какова методика применения правил Кирхгофа при расчете разветвленной электрической цепи?

  7. Для электрических цепей, схемы которых показаны на рисунке, записать необходимое количество уравнений для расчета цепей с помощью правил Кирхгофа.



а) б)


в) г)
ЛИТЕРАТУРА

  1. Трофимова Т.И. Курс физики/Т.И. Трофимова.- М.: Высшая школа, 1990

  2. Детлаф А.А. Курс физики/ А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. – М.: Высшая школа, 1999

  3. Лаврова И.В. Курс физики. – М.,: Просвещение, 1981.

  4. Айзенцон А.Е. Курс физики /А.Е. Айзенцон. – М.: Высшая школа, 1996

  5. Калашников С.Г. Электричество /С.Г. Калашников. –М.: Наука, 1985

Похожие:

Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №2 Методы расчета резистивных цепей, основанные на законах Кирхгофа
Убедиться в справедливости методов законов Кирхгофа (мзк) путем проведения расчетного эксперимента
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconОтчет По лабораторной работе №4. 2 «Компенсационный метод измерений»
Цель работы: ознакомление с компенсационным методом измерения на примере эдс, приобретение навыков применения правил Кирхгофа
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №20 изучение осциллографа и проверка градуировки звукового генератора по частоте
Цель работы: изучение закономерностей сложения взаимно перпендикулярных колебаний. Работа состоит из двух частей. В первой части...
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №3 Изучение нормального распределения случайной величины на доске Гальтона
Расчет оценочных значений числовых параметров рас-пределения случайной величины. Изучение и экспериментальная проверка правил, применяемых...
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №25 изучение колебаний пружинного маятника
Цель работы: изучение основных характеристик, описывающих процесс собственных и вынужденных механических колебаний
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа 08 Изучение дифракции рентгеновских лучей на кристаллах Москва 2005 г. 1 лабораторная работа 08
Цель работы: определение расстояний между атомными плоскостями в кристалле по имеющейся рентгенограмме
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №17 изучение кривой магнитной индукции в железе по методу столетова
Цель работы: изучение зависимости магнитной индукции и магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля для ферромагнитного...
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconЛабораторная работа №13 Изучение законов фотоэффекта. Цель работы : экспериментальное изучение законов фотоэффекта
Вместе с тем фотоэлектрический эффект используется в фотоэлементах, получивших исключительно широ­кое применение в разнообразнейших...
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование icon4 Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме
В соответствии со свойством линейности законы Кирхгофа применительно к синусоидальному режиму работы цепи можно переписать в комплексной...
Лабораторная работа №6 изучение правил кирхгофа цель работы : изучение правил Кирхгофа. Приборы и оборудование iconИзучение метрологических характеристик и правил поверки деформационных приборов давления
Цель работы: Ознакомление с классификацией метрологических характеристик средств измерений и методами их определения, освоение правил...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org