Стислі теоретичні відомості

Сукупність пристроїв, що утворюють шляхи для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можна описати з допомогою понять електрорушійної сили (ЕРС), струму та напруги, називають електричним колом. Основними елементами електричних кіл є джерела електроенергії, пристрої для її передавання та перетворення параметрів напруги і струмів, а також приймачі електроенергії. Джерелами електроенергії є пристрої, в яких теплова, хімічна, механічна енергія перетворюється на електричну. Приймачами електроенергії є пристрої, в яких вона перетворюється в інші види енергії: механічну, теплову, хімічну тощо.

В лабораторних роботах першого циклу досліджуються електричні кола з лінійними елементами – елементами, які мають прямолінійні вольт-амперні характеристики (ВАХ). ВАХ лінійного приймача електроенергії, наприклад резистора (рис. 1.3а) – це пряма лінія, яка проходить через початок координат. Як відомо, рівняння такої прямої y=kx; в координатах (I,R) U=IR, тобто коефіцієнт k – це опір резистора R.

а) б)

Рис.1.3. – Вольт-амперні характеристики лінійних приймача (а) та джерела (б)

електричної енергії

Джерело електроенергії характеризується насамперед електрорушійною силою (ЕРС) Е. ЕРС вважається спрямованою від від'ємного полюса джерела до додатного; це відповідає напрямку струму, спричиненого джерелом. ВАХ реального лінійного джерела зображена на рис. 1.3б. Струм на цьому рисунку вважається додатним, коли його напрям співпадає з напрямом ЕРС, тобто коли струм спричиняється джерелом, яке розглядається; струм може бути спричинений іншими джерелами і спрямований проти ЕРС, тоді він від'ємний. Рівняння прямої на рис. 1.3б y=kx+b ,причому коефіцієнт k від'ємний; в координатах (I,U) U=E-IR₀, де R₀–внутрішній опір джерела. Очевидно, при відсутності струму (I=0) напруга на джерелі збігається з його ЕРС. Часто розглядається ідеальне джерело, у якого відсутній внутрішній опір (R₀=0); тоді U=E незалежно від струму.

На рис. 1.2.б зображене найпростіше електричне коло, що складається з джерела (обведене пунктиром), навантаженого на резистор R_н. Джерело з резистором сполучені з'єднувальними провідниками з дуже малими опорами, якими звичайно нехтують; відповідно нехтують і падінням напруги на кожному з таких провідників. Таким чином, потенціал вздовж з'єднувального провідника не змінюється, і напруги на джерелі та резисторі однакові U_дж=U_н=U_аб. Як зазначалось раніше, U_дж=E-IR₀, U_н=IR_н, тобто E-IR₀=U_н. Саме з цього рівняння випливає формула для визначення R₀, наведена в таблиці 1.1. З цього ж рівняння випливає закон Ома для нерозгалуженого кола (рис. 1.2.б) з врахуванням внутрішнього опору джерела:

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р А Б О Т А № 2

Експериментальна перевірка законів ома і кірхгофа Мета роботи

Вивчення законів Ома та Кірхгофа для нерозгалуженого та розгалужених електричних кіл; визначення напруг та струмів в електричному колі.

Головні задачі дослідження

Експериментальна перевірка законів Ома та Кірхгофа; побудова потенціальних діаграм для одного і того ж контуру у двох випадках (струм в елементах контуру однаковий, струми в елементах контуру різні); виконання теоретичних розрахунків.