Фронтальная лабораторная работа.

Экспериментальная установка для лабораторных работ по электротехнике.

Порядок выполнения

Теория

Электрической цепью называют совокупность соединенных друг с другом элементов, по которым может протекать электрический ток.

Для протекания тока необходимы источники электрической энергии -источники напряжения (ЭДС) или тока. Электрическая цепь содержит также устройства, в которых энергия электрического тока преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т.д.). Эти устройства называются нагрузками.

Для замыкания и размыкания цепей используют выключатели того или иного вида.

Электрический ток есть направленное (упорядоченное) движение носителей зарядов. В проводниках носителями отрицательных зарядов являются электроны, в жидкостях (электролитах) носители положительных и отрицательных зарядов - ионы. В полупроводниках носителями отрицательных зарядов являются электроны, носителями положительных зарядов - дырки. Дырка представляет собой вакантное место в атоме полупроводника, незанятое электроном.

Ток, неизменный во времени, называют постоянным. Он обозначается символом I. Количественно ток равен заряду q, который пересекает сечение проводника за единицу времени t (1 секунду):

Для поддержания электрического тока требуется обеспечивать разделение носителей отрицательных и положительных зарядов, что и происходит в источниках.

Способность источника совершать работу по разделению зарядов характеризуется электродвижущей силой (ЭДС), которая обозначается символом Е.

Когда источник подключен к цепи, возникает направленное движение зарядов под действием сил притяжения разноименных и отталкивания одноименных зарядов, т.е. электрический ток. Вне источника положительные носители заряда движутся от его положительного зажима (полюса) к отрицательному зажиму (полюсу). Направление движения отрицательных зарядов противоположно движению положительных зарядов. Работа, совершаемая при движении зарядов по элементам электрической цепи характеризуется напряжением, которое обозначается символом U.

Напряжение и ток на участке цепи постоянного тока связаны законом Ома:

или ,

где R -коэффициент пропорциональности между током и напряжением, называемый сопротивлением.

Мощность преобразования электрической энергии в другие виды энергии выражается через ток и напряжение (закон Джоуля-Ленца):

.

Рис.1.1

На расчётных схемах (т.е. на схемах, предназначенных для расчёта электрической цепи) показывают стрелками направления токов и напряжений. За направление тока принимают направление движения положительных зарядов, а за направление напряжения - направление от положительного полюса источника к отрицательному. Когда истинные направления неизвестны, на схеме показывают условные (или предполагаемые) положительные направления. Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют схемой электрической цепи (рис. 1.1).

Экспериментальная часть

Задание

Ознакомиться с измерениями токов, напряжений и сопротивлений с помощью мультиметра, с измерением мощности с помощью ваттметра, экспериментально убедиться в выполнении закона Ома и закона Джоуля-Ленца в электрической цепи постоянного тока.

Порядок выполнения эксперимента

· Включите блок мультиметров, установите на одном из них переключатель в положение измерения сопротивлений (Q), подключите к мультиметру с помощью соединительных проводов любое сопротивление из набора миниблоков, выберите ближайший превышающий измеряемое сопротивление предел измерения и запишите показание мультиметра R_изм и номинальное сопротивление, указанное на этикетке миниблока:

R_изм -,,,,,,,,,Ом; R_ном………Ом.

· Вычислите относительное отклонение измеряемого сопротивления от номинального значения в % (относительную погрешность):

· Соберите цепь в соответствии с принципиальной схемой (рис.1.1) и монтажной схемой (рис. 1.2), установив в наборную панель сопротивление R_ном = 100... 1000 Ом. Запишите значение сопротивления в табл.1.1.

Таблица 1

		Измеренные значения		Вычисленные значения
Rном, Ом	U, В	I, мА	Р, Вт	Р, Вт	R, Ом
	-5
	4
	6
	8
	12

· Убедитесь, что при включении выключателя «В» в цепи появляется ток, а при выключении - исчезает.

· Устанавливая регулятором напряжения указанные в табл. 1.1 значения, запишите в таблицу показания приборов. Не забывайте следить за сигнальными сеетодиодами ваттметра! При включении светодиода I> или U> переводите соответствующий переключатель на больший предел. При включении светодиода I< или U< переключайте его на меньший предел. Следите также за светодиодами, указывающими размерность измеряемой мощности: Вт или мВт.

· Вычислите значения мощности Р = UI и сопротивления R = U/I и запишите результаты в столбцы таблицы «Вычисленные значения». Сравните результаты измерений и вычислений и сделайте выводы.

Рис.1.2