Хід роботи

1. Зібрати схему (на платі №1), представлену на рисунку нижче:

Рисунок 2.4 – Схема дослідження закону Ома.

2. На блоці живлення встановити перемикач «~ 30 B –» в положення «–».

3. Після подачі напруги на схему встановити значення живлячої напруги U_ж = 30 В за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення. Значення напруги контролювати вольтметром V1.

4. За допомогою реостату R1 встановити три значення струму схеми та записати показання приладів згідно з таблицею 2.1.

Таблиця 2.3 – Таблиця вимірювань та розрахунків.

R1, Ом	Uж, В	U1, В	I1, мА	R, Ом
0
Проміжне значення
250

5. Розрахувати значення опору схеми R для трьох значень R₁ за законом Ома.

6. Розрахувати середнє значення опору схеми R_ср та порівняти його з дійсним значенням 800 Ом ± 10%.

7. Побудувати в масштабі вольтамперну характеристику (ВАХ) джерела живлення та опору схеми.

8. Протокол повинен містити назву, мету роботи, перелік та метрологічні параметри приладів, схему на рис. 2.4, таблицю 2.1, розрахункові формули та результати, ВАХ джерела живлення та опору схеми, висновок про виконання закону Ома та відповідність отриманих ВАХ теоретичним.

3. Лабораторна робота № Послідовне з‘єднання опорів. Другий закон Кирхгофа.

Мета роботи: вивчити й перевірити виконання закону Ома та другого закону Кирхгофа в колах постійного струму при послідовному з‘єднанні опорів.

Прилади та обладнання, що використовується:

• V1 вольтметр постійного струму 50 В;

• V2 вольтметр постійного струму 15 В;

• A1 міліамперметр постійного струму 50 мА;

• Плата №1.

Необхідна кількість провідників – 10 (4 довгих провідника та 4 коротких з вилками на обох кінцях, 2 провідника з вилкою на одному кінці та штепселем на другому).

Стислі теоретичні відомості

При послідовному з’єднані умовний кінець першого приймача з’єднується з умовним початком другого, кінець другого – з початком третього і т.д.

На малюнку приймачі з опорами R₁, R ₂, R ₃ з’єднані послідовно і підключені до джерела енергії з напругою U. По всім ділянкам послідовного кола проходить один і той же струм І. За законом Ома напруга на окремих опорах:

U₁ = IR₁; U ₂ = IR ₂; U ₃ = IR ₃.

Отже, падіння напруги на послідовно з’єднаних опорах пропорційні величинам опорів.

Згідно другого закону Кирхгофа, в усякому замкнутому контурі алгебраїчна сума ЕРС дорівнює алгебраїчній сумі падінь напруг на всіх опорах, що включені в цей контур: Е = ІR.

Розглянемо схему

Вузли схеми: A, B, C, D, F.

Вітки: AB, BC, CD, BD, CF, AD, DF, ANMF.

Контури: ABDA, BCDB, CDFC, ADFMNA.

Другий закон Кирхгофа, наприклад, для контуру ADFMNA визначається рівнянням:

І₈ R₁₂ – І₇ R₄ – І₆ R₅ + І₈ R₁₃ + І₈ R₁₁ + І₈ R₃ = – E₅ + E₄ + E₃.

При складанні рівнянь за другим законом Кирхгофа і обході замкнутого контуру ЕРС і струми, напрямки яких співпадають з прийнятим напрямком обходу – за годинниковою стрілкою (або проти), треба вважати додатними, а ЕРС і струми, напрямки яких протилежні напрямку обходу – від’ємними.

Як наслідок другого закону Кирхгофа при послідовному з’єднані приймачів сума напруг на окремих приймачах дорівнює напрузі на клемах кола, тобто U₁ + U ₂ + U ₃ = U .

Ряд послідовно з’єднаних приймачів можна замінити еквівалентним (загальним) опором R . Величина цього опору повинна бути такою, щоб ця заміна при незмінній напрузі на клемах кола U  не викликала зміну струму І в колі. Оскільки U₁ + U₂ + U ₃ = U ; U₁ = IR₁; U ₂ = IR ₂; U ₃ = IR ₃, то IR  = IR ₁ + IR ₂ + IR ₃. Після скорочення на І отримаємо R  = R ₁ + R ₂ + R ₃.

Отже при послідовному з’єднані еквівалентний опір дорівнює сумі опорів окремих елементів, що входять до з’єднання.

Якщо всі елементи рівняння U₁ + U ₂ + U ₃ = U  помножити на струм І, то отримаємо ІU₁ + ІU ₂ + ІU ₃ = ІU або  Р₁ + Р ₂ + Р ₃ = Р.

Тобто потужність всього кола Р дорівнює сумі потужностей окремих його ділянок.