3 Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт

1. Правила техніки безпеки при проведені лабораторних робіт

Дослідження роботи електричних схем однозначно пов'язане із застосуванням підвищених напруг. Тому, виконуючи лабораторні роботи, необхідно дотримуватися правил техніки безпеки:

• Приступаючидо роботи, варто ознайомитися із джерелами електроживлення, способами їхнього увімкнення та вимикання;

• Після закінчення складання схеми викладач повинен її перевірити та дати дозвіл на включення джерел живлення;

• Забороняється доторкатися руками до затискачів, що перебувають під напругою. Наявність напруги на затискачах приладів або елементів схеми варто перевіряти тільки вимірювальним приладом;

• Всі зміни в схемі або усунення причин її несправності можна робити тільки після повного відключення джерел живлення;

• Після закінчення вимірів, отримані результати варто показати викладачеві і, одержавши дозвіл, приступити до розбирання досліджуваної схеми. Забороняється розбирати схему, якщо вона не відключена від джерел живлення.

3.2. Підготовка до лабораторної роботи та її захист

Перед виконанням лабораторної роботи курсант (студент) повинен знати теоретичну частину лабораторної роботи, орієнтуватися в фізичних величинах, знати систему одиниць СІ, чітко уявляти хід виконання лабораторної роботи, знати правила техніки безпеки при проведенні лабораторної роботи.

Лабораторна робота № 1

Тема роботи: «Визначення електрорушійної сили і внутрішнього опору джерела електричного струму»

Мета роботи: Закріпити на практиці знання про електрорушійну силу, внутрішній опір джерела струму, закон Ома для повного кола.

Обладнання:

1. Амперметр.

2. Вольтметр.

3. Джерело електричного струму.

4. Перемикач однополюсний.

5. З'єднувальні провідники.

Короткі теоретичні положення

Джерело струму — це пристрій, у якому діють сторонні сили, які розділяють заряди. Кулонівські сили завжди з'єднують різнойменні заряди. У замкнутому колі діють сторонні сили в джерелі і кулонівські сили у всьому колі, але робота кулонівських сил у замкнутому контурі дорівнює нулю.

Електрорушійна сила джерела є величина, що чисельно дорівнює роботі сторонніх сил у джерелі, затраченій на переміщення одиничного позитивного заряду через усе коло:

.

Робота, затрачена на переміщення заряду через усе коло, дорівнює сумі робіт на зовнішній ділянці кола і всередині джерела:

.

,

.

Закон Ома для повного кола: сила струму в замкнутому колі дорівнює електрорушійній силі джерела, поділеній на повний опір кола:

.

Наслідки закону Ома для повного кола:

• Напруга на полюсах замкнутого джерела струму:

.

• Напруга на полюсах незамкненутого джерела струму:

при .

• Коротке замикання джерела струму, тобто :

.

Порядок проведення лабораторної роботи:

1. Роздивитися шкалу вольтметра і амперметра, визначити ціну поділки.

2. З амкнути коло, ввівши менший опір R₁, записати величину сили струму I₁.

3. Розімкнути коло.

4. З закона Ома для повного кола отримуємо формули:

,

.

5. З них отримуємо значення внутрішнього опору джерела електричного струму:

.

6. Обчислити значення Е.Р.С. джерела:

.

7. Результати вимірів записати в таблицю:

Вимірювання №1		Вимірювання №2		Е.р.с., ε, В	Внутр. опір, r0, Ом
Напруга, U, В	Сила струму, I, А	Напруга, U, В	Сила струму, I, А

8. Написати висновки, виходячи з проведеної лабораторної роботи і отриманих даних.

Оформлення роботи

Звіт з виконання лабораторної робити роботи повинен мати в собі: титульний лист, короткі тезиси з теорії, дані вимірювань, обчислення, таблицю з результатами обчислень, висновки в довільній формі. Якщо звіт оформлюється рукописно, то необхідно звернути увагу на каліграфію при письмі.

Захист роботи:

1. Пояснити поняття: електрична напруга, електричний струм, електричний опір, електрорушійна сила джерела струму, внутрішній опір джерела струму.

2. Пояснити звідки отримали формули в пункті 4 порядку проведення лабораторної роботи.

3. Чому при короткому замиканні джерела струму, струм в колі значно підвищується? Чим небезпечне к.з.?

Лабораторна робота № 2

Тема роботи: «Визначення ємності конденсатора непрямим методом»

Мета роботи: Виміряти ємності конденсаторів за допомогою амперметра і вольтметра. Виконати необхідні розрахунки, що визначають результати всіх вимірів.

Обладнання:

1. Джерело змінного струму.

2. Вольтметр.

3. Міліамперметр.

4. Вимикач.

5. З'єднувальні провідники.

6. Вимірювальні конденсатори.

Короткі теоретичні положення

Електрична ємність — це властивість двох провідників накопичувати заряд у відповідності до різниці потенціалів, що виникає:

,

де q — накопичений заряд, U — напруга. Напруга U характеризує різницю потенціалів φ:

.

Е.є. визначаться в фарадах. Фарад — це електрична ємність двох таких провідників, між якими, при наданні кожному з них заряду 1 Кл (+1 Кл і -1 Кл), виникає різниця понтенціалів 1 В:

.

Оскільки, ємність 1 Ф дуже велика (сумарна ємність нашої планети), то на практиці використовуються одиниці — мкФ, пФ.

Ємнісний опір провідника при змінному струмі визначається за формулою:

,

де ω — циклічна частота напруги (ω = 2πf, де f — частота напруги).

Для кола з ємнісним опором закон Ома для ділянки кола можна записати у вигляді:

,

звідки:

Тепер, вимірюючи напругу на конденсаторі і силу струму в колі, можна визначити ємність конденсатора.