Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНА ОМА ДЛЯ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА Цель работы: Углубление знаний о законе Ома для участков цепи и о законе Ома для полной цепи. Применения правил Кирхгофа для расчета цепей постоянного тока. Оборудование: учебно-лабораторный стенд «Законы постоянного тока», мультиметр, три-четыре резистора с известными сопротивлениями, два гальванических элемента разных типов, соединительные провода.Введение Постановка задачи о расчете цепи постоянного тока: «Зная величины дей-ствующих в цепи э.д.с внутренние сопротивления источников тока и со-противления всех элементов цепи, рассчитать силы токов на каждом уча-стке цепи и падение напряжения на каждом элементе». При решении этой задачи используются: закон Ома для участка цепи , (1) I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление участка; закон Ома для полной цепи , (2) I – сила тока,  - э.д.с. источника тока, R – сопротивление внешней цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока. Непосредственный расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров и несколько источников тока, производится с помощью двух правил Кихгофа.
Любая точка в разветвленной цепи, в которой сходится не менее трех про-водников с током, называется узлом.
При этом ток, входящий в узел, считает-ся положительным, а ток, выходящий из узла отрицательным.Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сила токов, сходящихся в узле, равна нулю: (3) Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре, произвольно вы-бранном в разветвленной цепи, алгебраическая сумма произведений сил то-ков на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгеб-раической сумме э.д.с встречающихся в контуре: (4) Описание стенда «Законы постоянного тока» В работе используется стенд, состоящий из двух источников тока (гальва-нических элементов), набора из четырёх резисторов с известными сопро-тивлениями, мультиметра и набора соединительных проводов. 1. При сборке электрических цепей необходимо обеспечить хороший контакт в каждом соединении. 2. Соединительные провода закручиваются под клеммы по часовой стрелке. 3. При измерении сил токов и напряжений щупы мультиметра должны быть плотно прижаты к клеммам. 4. Измерения производятся при кратковременном замыкании цепи кноп-кой. 5. Не следует длительное время оставлять цепь в собранном состоянии.
Прежде всего, изучите правила измерений с помощью универсального элек-троизмерительного прибора – мультиметра.
Измерение, обработка и представление результатов измерений Задание 1. Определение э.д.с. источников тока Э.д.с. источника тока можно с достаточно большой степенью точности изме-рить непосредственно с помощью вольтметра.
Но при этом следует иметь в виду, что при этом измеряемое напряжение меньше истинного значения э.д.с. на величину падения напряжения на самом источнике тока. , (5) где U – показания вольтметра.Разница между истинным значением э.д.с. и измеренным напряжением при этом равна: . (6) При этом относительная погрешность измерения э.д.с. равна: (7) Обычно сопротивление источника тока (гальванического элемента) равно несколько Ом (например, 1Ом). Если даже сопротивление вольтметра мало (например, 100 Ом), то и в этом случае погрешность прямого измерения э.д.с. составляет всего  1%. Хороший вольтметр, в том числе используемый в мультиметре, имеет сопротивление порядка 106 Ом. Ясно, что при использо-вании такого вольтметра можно считать, что показание вольтметра практиче-ски равно измеряемой э.д.с источника тока. 1. Подготовьте мультиметр к измерению постоянного напряжения до 2 В. 2. Не вынимая гальванические элементы из креплений, измерьте и запишите их э.д.с. с точностью до сотых долей вольта. 3. Э.д.с. величина всегда положительная.
Соблюдайте полярность при под-ключении мультиметра к источникам тока. Красный щуп мультиметра при-соединяется к «+» источника тока. Задание 2. Измерение внутреннего сопротивления источников тока Внутреннее сопротивление источника тока можно вычислить с помощью закона Ома: . (8) 1. Подготовьте мультиметр для измерения силы постоянного тока до 10(20) А. 2. Составьте электрическую цепь из последовательно соединенного источни-ка тока, резистора (одного из набора) и амперметра. 3. Измерьте силу тока в цепи. 4. Рассчитайте и запишите величину внутреннего сопротивления источника. 5. Аналогичные измерения проделайте для другого элемента. Задание 3. Расчёт электрической цепи постоянного тока 1. Соберите электрическую цепь по схеме, предложенной преподавателем (схемы 1-7). 2. Зачертите схему в отчет по работе и укажите номиналы выбранных рези-сторов. 3. С помощью правил Кирхгофа рассчитайте силы токов во всех ветвях цепи. Вычислите падения напряжений на каждом резисторе. 4. С помощью мультимета измерьте силу тока в доступном для измерения месте. Измерьте падение напряжения на каждом резисторе. 5. В выводе сравните измеренные и расчетные значения и укажите причины возможных расхождений.
Задание 4. Соединение источников тока в батареи 1. Источники тока могут соединятся в батареи двумя основными способами: параллельно и последовательно. Если источники соединяются последова-тельно, то их э.д.с. и внутренние сопротивления складываются: (9) При параллельном соединении одинаковых источников тока общая э.д.с. батареи равна э.д.с. одного источника, а внутреннее сопротивление батареи в n раз меньше внутреннего сопротивления одного источника тока: (10) Соберите цепи по схемам 8, 9, в которых реализуются обе схемы соедине-ния. Рассчитайте и измерьте силу тока в цепи при этих соединениях.
В выво-де сравните расчетные и измеренные значения.
Отчет по лабораторной работе № 3 Изучение применения закона Ома для расчета цепей постоянного тока выполненной учащимся школы «Поиск» … «…….»………… 200…. Задание 1. Определение э.д.с. источников тока Первый источник тока 1 = ……… В Второй источник тока 2 = ……… В Задание 2. Измерение внутреннего сопротивления источников тока Первый источник тока R = ……… Ом, I = ……… А, r1 = ……… Ом Второй источник тока R = ……… Ом, I = ……… А, r2 = ……… Ом Таблица 1 I1, А I2, А I3, А U1, В U2, В U3, В Вчисленные значения Измеренные значения Вывод: ….