PRACOWNIA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH

Badanie I i II prawa Kirchhoffa

Zadanie Nr: ELE_012

Zawód: technik mechatronik

Zagadnienia do przygotowania:

• Co to jest rezystancja?

• Jaką jednostką wyraża się rezystancję i od czego ona zależy?

• Wyznaczanie rezystancji zastępczej obwodu.

• Prawo Ohma, pojęcie konduktancji;

• I i II prawo Kirchhoffa;

• Zasada działania i obliczanie dzielnika napięcia;

• Posługiwanie się amperomierzem oraz woltomierzem;

1. Równoległe połączenie rezystorów

I Prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego. Można sformułować je następująco:

Dla każdego węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna prądów równa jest zeru:
.

Schemat pomiarowy:

Pomiary:

• Wartości rezystancji R₁ oraz R₂ powinny być znane. Odczytać je należy z obudowy bądź zmierzyć omomierzem. Wartości zapisać w tabeli pomiarowej;

• Obliczyć teoretycznie wartość rezystancji zastępczej obwodu R_Z. Wartość tą zapisać w tabeli pomiarowej;

R1	R2	RZ
[	[	

• Dokonać pomiaru wszystkich prądów dla kilku wartości napięcia zasilającego U;

• Na podstawie wartości napięcia zasilającego i prądu wypadkowego obwodu wyznaczyć rezystancję wypadkową R_Z';

• Na podstawie wartości napięcia zasilającego oraz wskazań wszystkich amperomierzy wyznaczyć wartości pozostałych rezystancji R₁'i R₂'. Wyniki obliczeń wpisać do tabeli;

• Porównać wyniki i skomentować we wnioskach;

• Sprawdzić zależności prądów według I prawa Kirchhoffa.

L.p.	U	I	I1	I2	I1+I2	R1'	R2'	RZ'
-	[V]	[A]	[A]	[A]	[A]	[]	[	[
1
2
...

Błąd pomiaru rezystancji wynikający z zastosowania metody pośredniej należy obliczyć z zależności:

UWAGA: Dobrać odpowiednie zakresy przyrządów pomiarowych w zależności od zastosowanych rezystorów. Należy dbać, aby prąd wypadkowy nie przekroczył wartości 3A, gdyż może spowodować to uszkodzenie zasilacza.

2. Szeregowe połączenie rezystorów

II Prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego. Można sformułować je następująco:

W dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma algebraiczna napięć źródłowych oraz suma algebraiczna spadków napięć występujących na rezystancjach równa jest zeru:
.

Wskaźnik n przyjmuje wartości 1,2,3... w zależności od liczby źródeł należących do rozpatrywanego oczka, a wskaźnik m przyjmuje wartości 1,2,3... w zależności od liczby rezystancji należących do rozpatrywanego oczka.

Schemat pomiarowy:

Pomiary:

• Wartości rezystancji R₁, R₂ oraz R₃ powinny być znane i zapisane w tabeli pomiarowej;

• Obliczyć teoretycznie wartość rezystancji zastępczej obwodu R_Z. Wartość tą zapisać w tabeli;

Wartości odczytane			Obliczone
R1	R2	R3	RZ
[	[	[	

• Dokonać pomiaru spadków napięć na R₁, R₂ oraz R₃ dla kilku wartości napięcia zasilającego U;

• Na podstawie wartości napięcia zasilającego i prądu wypadkowego obwodu wyznaczyć rezystancję wypadkową R_Z';

• Na podstawie wskazań amperomierza oraz woltomierzy wyznaczyć wartości rezystancji R₁', R₂' oraz R₃', a wyniki obliczeń wpisać do tabeli;

• Porównać wyniki obliczeń rezystancji;

• Sprawdzić zależności napięć w oczku zgodnie z II prawem Kirchhoffa.

Wartości zmierzone

Wartości obliczone

Lp.

U

I

U1

U2

U3

U1 - 3

R1'

R2'

R3'

RZ' = U/I

-

[V]

[A]

[V]

[V]

[V]

[V]

[]

[]

[]

[]

1

2

...

Błąd pomiaru rezystancji wynikający z zastosowania metody pośredniej należy obliczyć z zależności:

UWAGA: Dobrać odpowiednie zakresy przyrządów pomiarowych w zależności od zastosowanych rezystorów. Należy dbać, aby prąd wypadkowy nie przekroczył wartości 3A, gdyż może spowodować to uszkodzenie zasilacza.

3. Badanie dzielnika napięcia

Schemat pomiarowy:

Napięcie na wyjściu dzielnika wyrażone jest następująco:

Pomiary:

• Odczytać wartości rezystancji R₁ oraz R₂ z obudowy lub zmierzyć omomierzem;

• Dokonać pomiaru napięcia U₂ dla kilku wartości U_1;

• Zmienić wartość rezystora R₂;

• Powtórnie dokonać pomiaru napięcia U₂ dla kilku wartości napięcia zasilającego;

• Wykonać pomiary dla trzech wartości rezystancji R₂;

• Pomiary wykonać dla takich samych wartości napięcia zasilającego;

• Wyniki zamieścić w tabeli pomiarowej;

R1 = .... 		R2 = .... 	R2 = .... 	R2 = .... 
Lp.	U1	U2	U2	U2
-	[V]	[V]	[V]	[V]
1
2
...

Spostrzeżenia z wykonywanych pomiarów należy ująć we wnioskach. Przeanalizować błędy.

---