Тема: ПОБУДОВА ПОТЕНЦ І АЛЬНО Ї Д І АГРАМ И

Робоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття : 90 хв.

Мета роботи : виміряти потенціали точок в електричному колі і порівняти їх з розрахунковими величинами, а також побудувати потенціальні діаграми за результатами дослідів і розрахунків.

Прилади та обладнання

Назва приладів та обладнання	Тип	Кількість	Техн ічні характеристики
Вольтметр		1
Магазин опорів		3
Перемикач		1

Теоретичні відомості

1. Потенціали можна виміряти вольтметром з великим внутрішнім опором. Для цього застосовують магнітоелектричний або електронний прилад, який має полярність затискачів, які дозволяють визначити знак потенціалу, що вимірюється. Якщо заземлити будь яку точку кола (рис.4) та з’єднати з нею від’ємний затискач вольтметру, а позитивний затискач приєднати до точки з позитивним потенціалом, то стрілка вольтметра відхилиться вліво. Якщо ж стрілка відхилиться вправо, то необхідно поміняти місцями провідники вольтметра і виконати вимірювання ще раз. Виміряна величина буде від’ємною.

Струм в резисторі завжди направлений від більшого потенціалу до меншого, за цим знаком можна визначити напрямок струму наступним чином: якщо стрілка магнітоелектричного вольтметра, підключеного до кінців резистора, відхилюється вправо, то додатній затискач вольтметра приєднано до точки з більшим потенціалом.

Рис. 4. Схема 1 для вимірювання потенціалів точок

Рис. 5. Визначення потенціалу точки Б на ділянці з резистором

Силу струму для послідовного з’єднання двох джерел та трьох споживачів можна розрахувати за формулою:

Знак «плюс» у чисельнику означає, що джерела з'єднані узгоджено, а «мінуси» - зустрічно. У розрахунках внутрішніми опорами джерел часто нехтують, так як вони малі в порівнянні з опорами споживачів, тоді розрахункове значення сили струму дещо більше, ніж дослідне. У досліді ж ці опори враховуються автоматично.

2. Якщо між точками А і Б електричного кола (рис. 6.) включений резистор, а один з потенціалів φ_A відомий, то потенціал іншої точки визначається за формулою: .

Знаки «плюс» ставлять при напрямку струму в резисторі від точки Б до точки А, тобто φ_Б > φ_A, а "мінус" - при зворотному напрямку струму. Якщо між точками А і Б включене джерело, внутрішній опір якого можна прийняти рівним нулю R₀ = 0 (рис. 4), то напрям струму не має значення для розрахунку потенціалів: Тут «плюс» обирають, якщо точка Б з'єднана з додатнім затискачем, так як φ_Б більше φ_Ана величину Е, а знак «мінус» - при зворотному напрямку е.р.с. Якщо джерело має внутрішній опір, відмінне від нуля, то необхідно враховувати напрям і струму і е.р.с. : .

Зазначимо, що при зустрічному напрямку струму і е.р.с. джерело працює в режимі споживача.

Рис. 6. Визначення потенціалів точки Б на ділянці з джерелом живлення

3. Для побудови потенціальної діаграми потрібно вибрати маштаби опорів та потенціалів. Нуль на вертикальній осі потенціалів вибираємо з урахуванням того, що вони можуть бути додатніми і від’ємними (рис.7). Потім відкладемо на горизонтальній осі всі опори за порядком їх слідування в схемі, прикладаючи початок кожного відрізка до кінця попереднього. Для кожної точки електричного кола відкладаємо значення потенціалів і з'єднуємо отримані точки відрізками прямої лінії.

Рис. 7. Потенціальна діаграма для кола на рис.1

Для кожної схеми в одній системі координат креслимо дві потенціальні діаграми: розрахункову і дослідну. Можна помітити, що відрізки прямої, що відповідають резисторам, паралельні, а відповідні джерелами - вертикальні або майже вертикальні. Тангенс кута нахилу паралельних відрізків пропорційний силі струму:

У цьому легко переконатися, розглядаючи прямокутні трикутники, побудовані на потенційній діаграмі (див. рис.7) - вертикальний катет в масштабі уявляє собою напругу, а горизонтальний - опір. Так як сила струмів в резисторах однакова, то кути α₁ і α₂ рівні, а відповідні відрізки паралельні.

4. Якщо одну з точок електричного кола (наприклад, точку Д) з'єднати з землею через резистор R (рис. 8), то потенціал цієї точки дорівнюватиме нулю, оскільки в резистори струм не виникає і падіння напруги не створює.

Рис. 8. Визначення потенціалу точки Д, що зꞌєднана з «землею» через резистор

Рис.9. Визначення потенціалу точки Д, що зꞌєднана з «землею» через джерело

Рис. 10. Схема 2 для вимірювання потенціалів точок

Рис. 11. Схема 3 для вимірювання потенціалів точок

При з'єднанні точки Д з землею через джерело (рис.9) усі потенціали підвищуються на значення Е, а потенціальна діаграма «піднімається» над горизонтальною віссю на відрізок, пропорційний е.р.с.

5. Для заданих викладачем значень е.р.с. і опору розрахувати потенціали всіх точок у схемах рис. 4, 10, 11, вважаючи, що внутрішні опіри рівні нулю. Результати записати в табл.5.1.

Таблица 5.1

Номер схеми

E₁, B

E₂, B

φ_A, B

φ_Б, B

φ_В, B

φ_Г, B

φ_Д, B

U_БВ, B

Розрахунки

Дослід

Порядок виконання роботи

1. Перевірити е.р.с. джерела нерегульованої постійної напруги Е₁, встановити за допомогою регулятора напруга U = E₂, встановити опір магазинів згідно з

п. 5 теоретичних відомостей.

2. Зібрати схему (див. рис.4) і показати її викладачу для перевірки.

3. Виміряти потенціали точок А, Б, В, Г, Д і напругу при замкненому вимикачі. Результати записати в табл. 5.1.

4. Повторити вимірювання в колах, зібраних за схемами рис. 10 і 11.

Обробка результатів дослідів

1. За отриманими дослідженнями і розрахунковими даними для схеми рис.1 побудувати потенціальні діаграми в одній системі координат і порівняти їх.

2. Повторити побудова для схем 10 і 11.

3. З лабораторної роботи зробити висновок щодо: а) підтвердження розрахунків дослідним шляхом, б) можливості графічного визначення напруги, використовуючи потенційні діаграми, в) причин неповного збігу розрахункових і дослідних результатів. Висновки записати в звіт.

Контрольні п итання

1. Яка мета лабораторної роботи?

2. Що таке потенціал точки електричного поля?

3. Як розрахувати потенціал точки електричного кола?

4. Як визначити напрям струму в нерозгалуженому колі, що має кілька джерел?

5. Чи можна визначити напрямок струму в резисторі, якщо відомо потенціали на його затискачах?

6. Чи можна визначити напрямок струму в джерелі, якщо відомі потенціали на його затискачах?

7. Чи може трапитись те, що декілька точок еклектичного кола мають нульовий потенціал, якщо заземлена тільки одна точка?

8. Як визначити у досліді знак потенціалу будь-якої точки електричного кола?

9. У якому напрямку слід просуватися по колу при розрахунку потенціалів, за або проти годинникової стрілки?

10. У якій послідовності потрібно відкладати опори при побудові потенціальної діаграми?

Лабораторна робота № 6

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 184; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!