При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 8.9 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Рисунок 8.9. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Рисунок 8.10. Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 8.10 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Цепи, подобные изображенной на рис. 8.10, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

8.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из генератора (источника) постоянного напряжения, цифровых приборов – амперметра и вольтметра и блока, на котором размещены резисторы R_1xи R_2x, сопротивления которых неизвестны. Схемы для последовательного или параллельного соединений резисторов R_1xи R_2x следует собирать самостоятельно при помощи соединительных проводников.

При сборке схем следует помнить о том, что вольтметр включается параллельно нагрузке, а амперметр – последовательно с нагрузкой. Внутреннее сопротивление генератора (источника) постоянного напряжения (блок ГН) следует выключить (кнопка R_BH отжата).

8.3. Задание

Собрать электрическую схему постоянного тока с резистором R_1x, а затем – с резистором R_2x. Измерить токи и напряжения в каждой схеме. По закону Ома для однородного участка цепи вычислить величину неизвестного сопротивления резистора по формуле:

, (8.1)

где U – напряжение на концах резистора R; I – сила тока, текущего через резистор R.

Собрать электрические схемы с последовательным, а затем с параллельным соединением резисторов R_1xи R_2x. Измерить токи и напряжения в каждой схеме. По формуле (8.1) рассчитать сопротивления участков цепи с последовательным и с параллельным соединением двух резисторов R_1xи R_2x.

8.4. Порядок выполнения работы

1) Собрать электрическую схему (см. рис. 8.11.) с резистором R_1x.

Рис. 8.11. Схема лабораторной установки при включении резистора R_1x.

2) С помощью генератора (источника) установить некоторые значения ЭДС, чтобы напряжение на концах резистора было не менее 5 В (для повышения точности измерений). Измерить силу тока I, текущего через резистор.

3) Увеличивая напряжение U на резисторе через (1÷2) В, провести не менее пяти опытов. Для каждого опыта измерять силу тока и напряжение. Результаты измерений записать в таблицу 8.1.

4) В схеме (рис. 8.11) вместо резистора R_1x подсоединить резистор R_2x. Провести аналогичные действия, согласно пунктам 2 и 3. Результаты измерений записать в таблицу 8.2.

5) Собрать электрическую схему (рис. 8.12) с сопротивлениями R_1xи R_2x, соединенными последовательно.

Рис. 8.12. Схема лабораторной установки при последовательном

соединении резисторов R_1x и R_2x.

6) Повторить аналогичные операции, описанные в пунктах 2 и 3. Результаты измерений записать в таблицу 8.3.

7) Собрать электрическую схему (рис. 8.13.), с сопротивлениями R_1x и R_2x, соединенными параллельно.

Рис. 8.13. Схема лабораторной установки при параллельном

соединении резисторов R_1x и R_2x.

8) Повторить аналогичные операции, описанные в пунктах 2 и 3. Результаты измерений записать в таблицу 8.4.

9) Провести оценочный (приблизительный) расчет сопротивлений R_1x, R_2x и их общих сопротивлений при последовательном и параллельном соединениях по формуле (8.1).

Таблица 8.1

Результаты измерений для резистора R_1x

Параметр	Номер опыта
U, в
I, A
R1x, Ом
<R1x> = Ом

Таблица 8.2

Результаты измерений для резистора R_2x

Параметр	Номер опыта
U, в
I, A
R2x, Ом
<R2x> = Ом

Таблица 8.3

Результаты измерений при последовательном соединении резисторов R_1x и R_2x

Параметр	Номер опыта
U, в
I, A
Rпосл., Ом
<Rпосл.> = Ом

Таблица 8.4

Результаты измерений при параллельном соединении резисторов R_1x и R_2x

Параметр	Номер опыта
U, в
I, A
Rпар, Ом
<Rпар> = Ом

10) Провести расчет погрешности измерений для резисторов R_1x, R_2x, R_посл. и R_пар.

11) записать окончательные результаты (с учетом правил округления).

12) Вычислить общее сопротивление резисторов по формулам:

R_посл. = <R_1x> + <R_2x>, (3.2); и (3.3).

Сравнить результаты расчетов с экспериментальными измерениями <R_посл.> и <R_пар> соответственно.

12) Сделать выводы по результатам работы.

8.5. Контрольные вопросы.

1. Электрический ток. Направление тока. Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике. Сила тока, плотность тока. Зависимость этих величин от скорости дрейфа свободных зарядов.

2. Условия существования постоянного электрического тока на участке и в замкнутой цепи. Сторонние силы. Источник тока. Электродвижущая сила (ЭДС).

3. Сторонние силы. Связь с ЭДС.

4. Закон Ома (для однородного и неоднородного участка цепи). Правило знаков для ЭДС и тока.

5. Электрическое сопротивление проводника, его единицы. Зависимость сопротивления от длины проводника и его сечения.

6. Закон Ома замкнутой цепи.

7. Последовательное соединения проводников: ток, напряжение, сопротивление.

8. Параллельное соединения проводников: напряжение, ток, сопротивление.

9. Измерение силы тока. Идеальный амперметр. Шунтирование амперметра.

10. Измерение напряжения. Идеальный вольтметр. Добавочное сопротивление к вольтметру.

Дата добавления: 2015-07-15