МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Лабораторные по электротехнике
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ УТРОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
ЧАСТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ
Доказать закон Ома с помощью эксперимента
 

Цель лабораторной работы:

Доказать закон Ома с помощью эксперимента.

Определить значение сопротивлений, используя измеренные значения тока и напряжения.

Определить значение тока в цепи, используя номинальное значение сопротивления резистора, в соответствии с его цветовым кодом, и значение измеренного напряжения.

Определить напряжение на участке цепи, используя номинальное значение сопротивления резистора, в соответствии с его цветовым кодом, и значение измеренного тока. 

Теория

Закон Ома утверждает, что падение напряжения на резисторе равно произведению его сопротивления и тока, протекающего через него.

Используя данное утверждение, можно записать три важных уравнения, которые Вы можете использовать для вычисления любого из трех параметров: напряжения, тока или сопротивления.

Рассмотрим эти уравнения:

, где: U = падение напряжения на резисторе, В

 I = ток, текущий через резистор, A

 R = значение сопротивления резистора, Ом

Оборудование

Для выполнения эксперимента необходимо следующее оборудование:

Лабораторный стенд PU-2000 

Печатная плата EB-101

Один или два цифровых мультиметра

Набор соединительных кабелей DL-2 или DL-20 

Порядок работы

Поместите EB-101 в две направляющие, расположенные на PU-2000 и вставьте EB-101 в разъем.

На EB-101 найдите цепь, содержащую PS-1 и R1, как показано на рисунке ниже:

Установите минимальное выходное напряжение на PS-1, затем соедините R1 и измерительный прибор с источником питания, в соответствии со схемой ниже.

Подготовьте измерительный прибор для измерения постоянного напряжения величиной до 10V. Установите значение выходного напряжения на 0. Это первое значение в следующей таблице.

Отключите измерительный прибор и установите на нем режим измерения тока до 20 mA. Удалите перемычку, подключенную к R1. Подключите измерительный прибор для измерения тока, протекающего через R1, как показано на следующей иллюстрации:

Примечание: если у Вас есть два измерительных прибора можно использовать один измерительный прибор для измерения падения напряжения на R1, а другой в качестве амперметра.

Напряжение (V)

ТОК в R1 (мA)

ТОК в R2 (мA)

ТОК в R3 (мA)

0

2

4

6

8

10

Заполните таблицу.

Повторите операцию: установите напряжение PS-1 в соответствии с величиной, указанной в таблице, измерьте силу тока в цепи R1 и внесите полученное значение в таблицу.

Выставите напряжение заново и измерьте силу тока в цепи R2.

Выставите напряжение заново и измерьте силу тока в цепи R3.

Выполняя пункты 4-7, Вы изменяли напряжение и измеряли силу тока в цепи каждого резистора.

 Используя результаты таблицы, нарисуйте график зависимости силы тока (вертикальная ось) от напряжения (горизонтальная ось). Покажите все три группы результатов в одной и той же системе координат и пометьте их как R1, R2 и R3.

Используя формулу (1) и значение номинального сопротивления резистора (в соответствии с его цветным кодом), подсчитайте значение тока в цепи каждого резистора при падении напряжения 5 В и отметьте полученные результаты на графике знаком "X".

Установите Измерительный прибор в режим измерения тока до 20 мА.

Соберите цепь, показанную ниже. Обратите внимание, что измерительный прибор подсоединен для измерения силы тока в цепи R1.

Установите такое значение выходного напряжения, чтобы сила тока была равна 0 мA, что является первым значением в следующей таблице.

Отключите измерительный прибор и установите его в режим измерения постоянного напряжения до 20V. Подключите его для измерения падения напряжения на R1. Вставьте перемычку для соединения R1 с PS-1. Измерьте падение напряжения на R1. Занесите измеренное значение в следующую таблицу.

Примечание: Если у Вас есть два измерительных прибора, Вы можете использовать один для измерения силы тока, а другой для измерения напряжения.

Сила тока

R1 или R2

Напряжение

R1 [В]

Напряжение

R2 [В]

0 мA

0.2 мA

0.4 мA

0.6 мA

0.8 мA

1.0 мA

Внесите в таблицу значение напряжения, которое вы получили при силе тока 0 мА.

Установите новое значение силы тока в соответствии с таблицей. Измерьте падение напряжение на резисторе.

Повторите данную серию измерений, используя R2 вместо R1.

Рассмотрим цепь.

Установите выходное напряжение, равное 10В. Измерьте значение напряжения с помощью измерительного прибора.

Не забудьте изменить режим прибора с режима измерения тока на режим измерения напряжения, и правильно выполнить соединения.

Используйте прибор в режиме измерения тока до 20 мA в цепях R1, R2 и R3. Соедините цепь в соответствии с рисунком. Убедитесь, что прибор правильно подключен для измерения силы тока. 

Измерьте силу тока и внесите результат в тетрадь.

Сила тока через R1 = _______ (мA)

Сила тока через R2 = _______ (мA)

Сила тока через R3 = _______ (мA)

Выполняя пункты 5-7, Вы изменяли силу тока и падение напряжения на каждом резисторе.

Используя результаты, занесенные в таблицу, нарисуйте график зависимости падения напряжения от силы тока и пометьте его как Рис. 8. На данном графике выделите результаты измерения для двух резисторов, и отметьте их как R1 и R2.

Используя формулу (1) вычислите падение напряжения на каждом резисторе при силе тока в 0.5 мA и отметьте эти точки на графике значком "X".

В пункте 11, мы изменяли сопротивление и измеряли силу тока при фиксированном напряжении. Используя результаты этих измерений, постройте график зависимости силы тока от сопротивления.

С помощью формулы (1) вычислите значение сопротивления, при котором сила тока равна 5 мA (напряжение 10 В), и отметьте эту точку на графике значком "X".

Контрольные вопросы

Падение напряжения на резисторе прямо пропорционально:

Допуску резистора.

Силе тока через резистор.

Произведению сопротивления резистора и силы тока.

В пункте 9 урока № 7 вы построили график зависимости I от U для резистора. Какое из последующих выражений описывает зависимость I от U?

Зависимость прямо пропорциональна R.

Зависимость обратно пропорциональна R.

Зависимость не пропорциональна R.

Увеличение сопротивления при неизменном напряжении ведет к:

Увеличению силы тока через резистор.

Уменьшению силы тока через резистор.

Сила тока постоянна.

 

Если вы можете измерить напряжение и силу тока для резистора, сколько измерений вам потребуется для определения его сопротивления? 

Одно для напряжения и одно для силы тока.

Два для каждого.

Три для каждого.

Необходимо выполнить эксперимент, чтобы дать правильный ответ.

 

Если измеренное падение напряжения составляет 2.4 V на резисторе 4.7 KΩ, значит сила тока равна: 

2 mA

5 mA

0.5 A

0.51 mA

Решение задач по электротехнике