Балтийский Государственный Технический Университет

«Военмех» им. Д. Ф. Устинова

Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«ЗАКОНЫ КИРХГОФА»

Цель работы: Экспериментальная проверка справедливости законов Кирхгофа

для разветвленных цепей постоянного тока.

Преподаватель: Денисов Е. П. Студент: Розин М.Л. Группа: ВИ 307

Санкт-Петербург

2011 г.

Краткие сведения из теории

Для поддержания в цепи постоянного тока необходим источ­ник электрической энергии. Распространенными типами источ­ников являются электрические батареи и электрические генера­торы. Они называются источниками электродвижущей силы (ЭДС). Принцип действия любого источника тока основан на том или ином механизме разделения электрических зарядов внутри него. В процессе разделения заряда происходит его перемещение к одноименным клеммам источника тока, т.е. движение зарядов осуществляется против сил электрического поля. Для осуществ­ления такого дрейфа зарядов нужны силы, природа которых от­личается от электростатической. Эти силы называются сторон­ними, их примерами могут служить сила трения, силы, возни­кающие при протекании химических реакций, сила Лоренца и т.д. Действие сторонних сил можно описать с помощью вектора на­пряженности поля сторонних сил:

Eст = Fст / q0 ,

где Fст - сторонняя сила, а q0 - пробный заряд. Работа сторонних сил характеризуется величиной ЭДС источника тока.

По определению, ЭДС источника тока называется физиче­ская величина, численно равная работе сторонних сил по перено­су единичного положительного заряда от отрицательной (1) к положительной (2) клемме источника тока, т.е.

Участок электрической цепи, содержащий ЭДС, называется неоднородным. Движение по нему электрического заряда проис­ходит под действием как сил электрического поля, так и сторон­них сил. Суммарная работа этих сил по переносу единичного по­ложительного заряда вдоль участка цепи называется падением напряжения U:

где ( φ1 – φ2)- разность потенциалов на концах участка.

Первый закон Кирхгофа.

Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:

∑ Ij = 0

j

Узлом электрической схемы называется точка пересечения трех и более проводников. Электрическая схема (рис. 1), содержит четыре узла (цифры 1 - 4 на схеме). При использовании первого закона Кирхгофа справедливо следующее правило знаков для сил токов: сила тока, входящего в узел, считается положи­тельной, сила тока, выходящего из узла - отрицательной.

Физической основой первого закона Кирхгофа является за­кон сохранения электрического заряда. Действительно, в узле электрической схемы не происходит накопление заряда и сум­марный электрический заряд, приносимый к узлу входящими то­ками, должен равняться суммарному электрическому заряду, уносимому от узла вытекающими токами.