Экспериментальное подтверждение законов электрических цепей, проверка тепловых режимов работы и определение практического сопротивления резисторов

Цель работы: экспериментальное подтверждение законов электрических цепей, проверка тепловых режимов работы и определение практического сопротивления резисторов.

Оборудование: источник регулируемого постоянного напряжения (ИР), набор резисторов и приборы для измерения тока и напряжения.

Ход работы:

1.Мы собрали схему:

Мы измерили  фактические значения сопротивлений:

R₁=207 Ом

R₂=103 Ом

R₃=106 Ом.

Номинальные значения сопротивлений: 

R_1н=200 Ом

R_2н=100 Ом

R_3н=100 Ом. 

Установили входное напряжение U_вх=20 В. Ток в цепи при этом I=47 мА (по показаниям амперметра). Мы измерили падение напряжений на нагрузках R₁,R₂ и R₃:

U₁=9,83 В

U₂=4,87 В

U₃=4,91 В   

2.Рассчитали мощности, выделяющиеся в каждом резисторе:  

Р₁=9,83×47×10^-3=0,462 Вт

Р₂=4,87×47×10^-3=0,289 Вт

Р₃=4,91×47×10^-3=0,231 Вт

3.Теоретически рассчитали ток в цепи по формуле I=U/R_об

R_об=R₁+ R₂+ R₃

R_об =200+100+100=400 Ом

I=20/400=0,05 А

Вычислили мощность рассеяния каждого резистора по формуле P=I²R

Р₁=(47×10^-3)²×200=0,442 Вт

Р₂=Р₃=(47×10^-3)²×100=0,221 Вт

По закону Ома определим падения напряжений на сопротивлениях (U=P/R):

U₁=0,442/47×10^-3=9,404 В

U₂=U₃=0,221/47×10^-3=4,702 В

Сравним теоретические значения падения напряжения с экспериментальными:

4.Собрали электрическую схему:

R₁=100 Ом           R₃=207 Ом

R₂=103 Ом           R₄=106 Ом

Задавшись величиной напряжения на входе цепи U_вх=20 В, мы рассчитали ток в неразветвленной части цепи, а также в резисторах, включенных в параллель:

I₁=70 мА             I₃=23 мА

I₂=46 мА             I₄=70 мА

Выполняется первый закон Кирхгофа: I₁=I₂+I₃=I₄

Падение напряжений на каждом резисторе:

U₁=7,22 В          U₃=4,92 В

U₂=4,91 В          U₄=7,32 В

Составим баланс мощностей:

Р_ист=UI₁

P_ист=20×70×10^-3=1,4 Вт

P_нагр=I₁²R₁+I₂²R₂+I₃²R₃+I₄²R₄

P_нагр=(70×10^-3)²×100+(46×10^-3)²×103+(23×10^-3)²×207+(70×10^-3)²×106= =0,49+0,2179+0,1095+0,5194=1,3368 Вт

Вывод: В ходе лабораторной работы мы научились измерять сопротивления резисторов, падение напряжения и экспериментально подтверждать выполнение законов электрических цепей.