Главная | Обратная связь

Техника безопасности

 

Общие правила техники безопасности указаны в инструк­ции в лаборатории электричества и магнетизма.

Питание установки осуществляется от сети 220 В. При нарушениях нормальной работы установки, следует обратиться к преподавателю.

 

Содержание отчета

 

1. Название работы.

2. Цель работы (техническое задание).

3. Теоретические сведения об электрической емкости.

4. Теория метод зарядки.

5. Схема установки со спецификацией.

6. Таблица результатов измерения и расчетов.

7. Оценка погрешностей.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что называется электроемкостью, в каких единицах она из­меряется?

2. От чего зависит электроемкость тел? Как можно объяснить зависимость электроемкости тел от свойств окружающей среды?

3. Как выводится формула электроемкости плоского конденса­тора?

4. Как выводятся формулы для расчета общей емкости конден­саторов при их последовательном и параллельном соединении?

5. В чем заключается сущность использованного способа заряд­ки для определения электроемкости?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ КИРХГОФА

 

Цель работы: ознакомиться теоретически с законами Кирхгофа, правилами их применения для расчета электриче­ских цепей; осуществить экспериментальную про­верку этих законов.

 

Теория метода

 

Для решения простейших задач расчета сил токов, сопротивлений, напряжений используют закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи (контура) , для одно­родного участка цепи (рис. 1а), в случае неоднородного участка цепи, т.е. содержащего источник ЭДС, (рис. 1б) яв­ляется обобщенным законом Ома и имеет вид: .

Для решения более сложных задач при расчете разветвленных электриче­ских цепей используют два закона Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа справедлив для любого узла слож­ной электрической цепи. В узле электрической цепи сходятся не менее трех проводников, трех токов. Первый закон Кирхгофа являет­ся следствием одного из главных законов природы - закона со­хранения электрического заряда. Поскольку ток - это перенос зарядов, сумма токов, входящих в узел, должна равняться сумме токов, выходящих из узла. Первый закон Кирхгофа формулирует­ся следующим образом: алгебраическая сумма токов сходящихся в узле равна нулю

,

при этом входящим токам приписывают знак плюс, выходящим - знак минус.

Второй закон Кирхгофа справедлив для каждого замкнутого контура из числа тех, которые можно мысленно выделить в сложной электрической цепи. Каждая "сторона" контура в общем случае представляет собой неоднородный, содержащий R и E участок цепи. Но среди сторон могут быть и однородные, т.е. со­держащие только R, участки цепи. Допустим, что выделили замк­нутый контур АВСА с тремя "сторонами", содержащими, соот­ветственно R₁, E₁, R₂, E₂, R₃, E₃. На основании обобщенного закона Ома можем написать для каждой из сторон:

,

,

.

Сложив эти уравнения, получим второй закон Кирхгофа:

.

Второй закон Кирх­гофа: в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраи­ческая сумма падений напряжений на участках цепи замкнутого контура равна алгеб­раической сумме ЭДС, включенных в этот контур.

Произведение IR называют падением напряжения на со­противлении R. Величинам IR и величинам E приписывают знаки. Если направление обхода контура, выбранное произвольно, на­пример по часовой стрелке, совпадает с направлениями тока и ЭДС они имеют знак +IR и + E . Если ток или ЭДС направлены против обхода, то они имеют знак -IR и -E .

Законы Кирхгофа позволяют выполнить расчет сложной электрической цепи, когда заданы схема цепи и значения всех R и E,а нужно вычислить силы токов I во всех участках цепи. На ос­новании первого и второго законов Кирхгофа составляют систе­му линейных уравнений, в которых неизвестными будут силы то­ков. Уравнений нужно составить столько, сколько в цепи иско­мых сил токов, причем эти уравнения должны быть математиче­ски линейно независимыми. Составленную систему уравнений решают обычно с помощью определителей или матриц. Найден­ное решение обязательно проверяют подстановкой.

Пример: дана схема цепи (рис. 2), в которой E ₁ = 6 В, E ₂ = 8В, r₁ = 1 Ом, r₂ = 2 Ом, R₃ = 4 Ом. Указываются направления каждой ЭДС, от плюсового полюса источника во внешнюю цепь. Направления токов выбираются произвольно. Направление обходя контура выбирается произвольно. На рис. 2 все направления токов указаны в одну сторону.

По первому закону Кирхгофа для узла В: . По второму закону Кирхгофа для контура ABFKA: , а для контура АСДКА: . Подставляя исходные числовые данные, получают систему ли­нейных уравнений. Поскольку необходимо определить три тока, потребуется только три независимых уравнения: одно на первый и два на второй законы Кирхгофа.

.

Расширенная матрица системы:

.

Решив эту систему, получают A, А, А. Знак минус у тока I₃ означает, что действительное на­правление этого тока обратно указанному на схеме. Проверка ре­шения: .