Федеральное агентство по образованию
Ухтинский государственный технический университет
Кафедра электрификации и автоматизации технологических процессов
Отчет по лабораторной работе №1
«Закон Ома»
Выполнил
ст. гр. БТП-07 Таранова Е. А.
Проверил
Минчанкова Е. А.
Ухта, 2009
Цель работы:
Изучение закона Ома, построение зависимости У(R), U(R).
Краткая теория.
1. Закон Ома
Закон Ома
определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока без активных элементов (рис.1.1):
;
Рис.1.1
2. Обобщенный закон Ома
Обобщенный закон Ома
определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока, содержащем резистор и идеальный источник ЭДС (рис.1.2):
;
Формула справедлива для указанных на рис.1.2 положительных направлений падения напряжения на участке цепи (Uab
), идеального источника ЭДС (Е
) и положительного направления тока (I
).
Рис.1.2
a. Взаимные преобразования звезды и треугольника сопротивлений
В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.
Рис.1.3
Формулы эквивалентного преобразования треугольника сопротивлений трехлучевую звезду:
Формулы эквивалентного преобразования трехлучевой звезды сопротивлений в треугольник:
b. Законы Кирхгофа
Режимы электрических цепей определяются первым и вторым законами Кирхгофа.
Первый закон Кирхгофа
для цепи постоянного тока:
Алгебраическая сумма токов в узле равна 0.
;
Второй закон Кирхгофа
для цепи постоянного тока:
Алгебраическая сумма падений напряжений на элементах контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом же контуре.
Для составления системы уравнений на основании законов Кирхгофа необходимо:
1. Выбрать произвольно положительные направления искомых токов ветвей и обозначить их на схеме. Число токов должно быть равно числу ветвей схемы (В). Составить (Y - 1) – уравнений по первому закону Кирхгофа, где (Y) – число узлов схемы. Со знаком плюс учесть токи, втекающие в узел, а со знаком минус – вытекающие из узла.
2. Выбрать независимые контуры, число которых равно:
(НК) = (В) – (Y- 1)
Независимые контуры - контуры, отличающиеся друг от друга хотя бы одной новой ветвью.
3. Выбрать положительные направления обхода контуров (произвольно). Составить (В) - (Y - 1) уравнений по второму закону Кирхгофа для независимых контуров (НК), следуя правилу: если направление тока в ветви и направление обхода контура совпадают, напряжение на участке записать со знаком плюс. В противном случае - со знаком минус. Аналогично выбирают знак ЭДС.
4. Объединить уравнения, составленные по первому и второму законам Кирхгофа в систему алгебраических уравнений. Подставить численные значения и решить систему уравнений.
Принципиальная электрическая схема.
Ход работы.
Проводили измерения силы тока при различных значениях сопротивления и напряжения.
| U, B |
0 |
2 |
<
p style="text-align:center;">4
|
6 |
8 |
10 |
12 |
| У, мА при R=100 Ом |
0 |
20,7 |
41,5 |
62 |
82,8 |
103,5 |
124,2 |
| R=150 Ом |
0 |
12,8 |
25,7 |
38,5 |
51,4 |
64,2 |
77,1 |
| R=330 Ом |
0 |
6 |
11,9 |
17,9 |
23,8 |
29,8 |
35,7 |
Получили зависимость У(U):
Аналогично проводили измерения силы тока при изменяющихся сопротивлении и напряжении.
| R |
100 |
150 |
220 |
330 |
470 |
680 |
1000 |
| У; мА при U=12 B |
124,2 |
77,1 |
55 |
35,8 |
25,6 |
17,7 |
11,9 |
| U=8 B |
82,8 |
51,3 |
36,7 |
23,9 |
17 |
11,8 |
7,9 |
| U=4 B |
41,4 |
25,7 |
18,3 |
11,9 |
8,5 |
5,9 |
3,9 |
Получили зависимость У(R):
Вывод
В результате проведенных опытов получили, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению в цепи.
Библиографический список.
1. Электротехника. Под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985.
2. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника.- М.: Энергоатомиздат. 1985.
3. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е.Электротехника.- М.: Энергоатомиздат. 1987.