STANOWISKO 12d Podstawowe prawa teorii obwodów

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z podstawowymi prawami teorii obwodów (prawo Ohma, I i II prawo Kirchhoffa) oraz weryfikacja tych praw w oparciu o pomiary.

1. Sprawdzenie prawa Ohma

2.1. Schemat układu pomiarowego

Ro - rezystor regulowany

2.2. Wykonanie pomiarów

Dla podanej przez prowadzącego wartości napięcia zasilającego U (z przedziału od 5 do 10V) wykonać pięć pomiarów natężenia prądu, rezystancję Ro należy zmienić wg danych w tabeli. C_A - stała podziałki amperomierza a_A - liczba działek amperomierza I - wartość prądu odczytana z amperomierza

U - wartość napięcia odczytana z woltomierza

Lp.	Ro	U =	U =
		Ca	aa
	Q	mA/dz	dz
1	2
2	4
3	6
4	8
5	10

2.3. Wyznaczanie charakterystyki I = f (R₀)

Na podstawie wyników pomiarów narysować wykres zależności I = f (R₀) dla dwóch wartości napięć U.

3. Sprawdzenie pierwszego prawa Kirchhoffa

3.1. Zanotuj wartości rezystancji wskazane przez prowadzącego:

Ri =

1

R2 = . R3 = .

3.2. Oblicz rezystancję zastępczą R_zr dla równoległego połączenia

rezystorów Ri, R₂ i R3

- — + — + ¹

R

R

ZR

^R1 ^R2

^rzr ^_

3.3. Dokonaj pomiaru rezystancji zastępczej Rzr_p dla rezystorów Ri , R₂ , R₃ połączonych równolegle

3.4. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia pierwszego prawa Kirchhoffa.

Schemat układu do pomiaru rezystancji zastępczej

^RZRp =

Dokonać pomiaru natężeń prądów I, I_Ri, Ir2 , I_R3 płynących przez rezystory połączone równolegle:

• zmierzyć natężenia prądów w poszczególnych gałęziach układu dla

wartości napięcia zasilającego podanego przez prowadzącego U= V

(z przedziału od 2 do 5 V),

• obliczenia należy wykonać wg wzorów podanych poniżej.

Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli:

U	Wielkości zmierzone RZRp=	Wielkości obliczone Rzr =
	I R1	^I R2
V	mA	mA

Wnioski z pomiarów

I - prąd mierzony przez amperomierz A I_A = Z I_Rn - prąd jest sumą prądów płynących przez amperomierze A₁ , A₂ ,A₃

Ia = Z IRn =Iri+ Ir2+ Ir3 n = 1, 2, 3

U = .... [V] Ia =

Jeżeli prąd I jest równy co do wartości sumie prądów I_A = I₁+ I₂+ I₃ , to w poniższym równaniu postaw znak równości = , gdy ma wartość zbliżoną , to postaw znak « .

U = .... [V] I Ia

Udowodniono słuszność prawa Kirchhoffa

( prądowego , napięciowego )

Wnioski z obliczeń

U - napięcie zasilające układ

U_R1 ,Ur2 ,U_R3 - napięcia zmierzone na rezystorach R₁ , R₂ , R₃ U_ZR - napięcie na rezystancji zastępczej połączenia równoległego rezystorów

UZR = Uri = UR2 = UR3 = U

r_A - prąd płynący przez rezystancję zastępczą rezystorów połączonych

równolegle R_zr - rezystancja obliczona w punkcie II. 2

U = .... [V] Ia = U / RZR =

I_R1 , I^,_R2 , I_R3 - prądy płynące przez rezystory R₁ , R₂ , R₃

Wartość tych prądów należy obliczyć ze wzoru : U = [V] Tr1 = U / R1 =

Tr2 = U / R, =

Tr2 = U / R3 =

prawa Kirchhoffa .

4. Sprawdzenie napięciowego prawa Kirchhoffa

1 + ^R2

4.1. Oblicz rezystancję zastępczą R_ZS dla rezystorów R_i5 R₂ i R₃ połączonych szeregowego

Rzs = R + R + R =

4.2. Zmierz rezystancję zastępczą R_ZSp dla trzech rezystorów R₁ , R₂ , R₃ połączonych szeregowego

R_ZSp - wartość rezystancji zmierzonej omomierzem dla rezystorów połączonych szeregowo

^RZSp =

4.3. Schemat układu pomiarowego do sprawdzenia drugiego prawa Kirchhoffa

Dokonać pomiaru spadków napięć na rezystorach R₁ , R₂ , R₃:

• dla wartości napięcia zasilającego U= V podanej przez prowadzącego

(z przedziału od 5 do 15V ) zmierzyć spadki napięć na rezystorach R₁,

^R3

• obliczenia wykonać wg wzorów podanych poniżej.

Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli:

U	Wielkości zmierzone RZSp=	Wielkości obliczone RZS =
	I	Uri
V	mA	V

Wnioski z pomiarów

U_Zsp - napięcie na rezystancji zastępczej połączenia szeregowego rezystorów U - napięcie zasilające układ

U ZSp= Uri+ Ur2+ Ur3

Jeżeli napięcie zmierzone U _ZSp jest równe co do wartości napięciu zasilającemu U to w poniższym równaniu postaw znak równości = , gdy ma wartość zbliżoną , to postaw znak « . U = [V] U ZSp U

Udowodniono słuszność prawa Kirchhoffa

( prądowego , napięciowego )

Wnioski z obliczeń

R_ZS - wartość zastępcza rezystancji obliczona punkcie III. 1

I ' - prąd płynący przez rezystory połączone szeregowo i jego wartość należy obliczyć ze wzoru :

U = .... [V] I= U / Rzs =

LT_R1 , U^,_R2 , U'_R3 - napięcie na rezystorach należy obliczyć ze wzoru :

U = .... [V] U\i = I Ri =

U R2 = I . R2 =

^UR3 = ^I ^ ^R3 =

U^ZS = U^Ri+ U_M = U =

prawa Kirchhoffa .

5. Opracowanie wyników powinno zawierać:

• własności szeregowego i równoległego łączenia rezystorów

• udowodnienie w oparciu o wyniki pomiarów słuszności I i II prawa Kirchhoffa,

• omówienie wykresów ilustrujących prawo Ohma I = f(R₀) dla U = const.

6. Wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia

^I = ^ZIRn = ^IR1 + ^I R2 + ^IR3 =