- •Кафедра физики
- •Санкт-Петербург
- •Краткие сведения из теории
- •Первый закон Кирхгофа.
- •Второй закон Кирхгофа.
- •Обработка и анализ результатов измерений.
- •Контрольные вопросы:
- •2) В каком случае участок электрической цепи называют неоднородным? Приведите закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •3) Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.
- •Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.
- •4) Сформулируйте правила знаков для первого и второго законов Кирхгофа.
Балтийский Государственный Технический Университет
«Военмех» им. Д. Ф. Устинова
Кафедра физики
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
«ЗАКОНЫ КИРХГОФА»
Цель работы: Экспериментальная проверка справедливости законов Кирхгофа
для разветвленных цепей постоянного тока.
-
Преподаватель: Денисов Е. П.
Студент: Розин М.Л.
Группа: ВИ 307
Санкт-Петербург
2011 г.
Краткие сведения из теории
Для поддержания в цепи постоянного тока необходим источник электрической энергии. Распространенными типами источников являются электрические батареи и электрические генераторы. Они называются источниками электродвижущей силы (ЭДС). Принцип действия любого источника тока основан на том или ином механизме разделения электрических зарядов внутри него. В процессе разделения заряда происходит его перемещение к одноименным клеммам источника тока, т.е. движение зарядов осуществляется против сил электрического поля. Для осуществления такого дрейфа зарядов нужны силы, природа которых отличается от электростатической. Эти силы называются сторонними, их примерами могут служить сила трения, силы, возникающие при протекании химических реакций, сила Лоренца и т.д. Действие сторонних сил можно описать с помощью вектора напряженности поля сторонних сил:
Eст = Fст / q0 ,
где Fст - сторонняя сила, а q0 - пробный заряд. Работа сторонних сил характеризуется величиной ЭДС источника тока.
По определению, ЭДС источника тока называется физическая величина, численно равная работе сторонних сил по переносу единичного положительного заряда от отрицательной (1) к положительной (2) клемме источника тока, т.е.
Участок электрической цепи, содержащий ЭДС, называется неоднородным. Движение по нему электрического заряда происходит под действием как сил электрического поля, так и сторонних сил. Суммарная работа этих сил по переносу единичного положительного заряда вдоль участка цепи называется падением напряжения U:
где ( φ1 – φ2)- разность потенциалов на концах участка.
Первый закон Кирхгофа.
Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:
∑ Ij = 0
j
Узлом электрической схемы называется точка пересечения трех и более проводников. Электрическая схема (рис. 1), содержит четыре узла (цифры 1 - 4 на схеме). При использовании первого закона Кирхгофа справедливо следующее правило знаков для сил токов: сила тока, входящего в узел, считается положительной, сила тока, выходящего из узла - отрицательной.
Физической основой первого закона Кирхгофа является закон сохранения электрического заряда. Действительно, в узле электрической схемы не происходит накопление заряда и суммарный электрический заряд, приносимый к узлу входящими токами, должен равняться суммарному электрическому заряду, уносимому от узла вытекающими токами.