Меню

Лабораторная работа проверка закона ома для цепи переменного тока

Введение. Изучение закона Ома для цепей переменного тока

Изучение закона Ома для цепей переменного тока

Лабораторная работа № 14

Цели работы:измерениеактивного сопротивления и индуктивности катушки, электроемкости конденсатора; проверка справедливости закона Ома для цепи переменного тока.

Приборы и принадлежности: источник тока ИЭПП-1, катушка дроссельная (3600 витков), конденсатор, магазин сопротивлений Р33, авометр, реостат на 500 Ом, миллиамперметр Д566, вольтметр цифровой В7-35.

Литература: [1], § 10.4-10.5; [3], § 11.4; [4], § 249-250, 254; [5], § 92; [6], § 177-185; [7], § 149-152.

Пусть к участку цепи, содержащему последовательно соединенные активное сопротивление R, индуктивность L и емкость C, приложено переменное напряжение, изменяющееся по гармоническому закону:

Известно (см., например, [4-7]), что в такой цепи возникает переменный ток, также изменяющийся по гармоническому закону, однако его фаза отличается от фазы напряжения:

При этом амплитуда тока связана с амплитудой напряжения соотношением, называемым законом Ома:

где величина называется реактивным сопротивлением, а

полным сопротивлением цепи переменному току.

Соответствующий сдвиг фаз между током и напряжением на нагрузке дается соотношением

Разностью фаз между током и напряжением определяется среднее значение активной мощности P переменного тока в рассматриваемой цепи (т.е. мощность тепловых выделений на активном сопротивлении R):

Приборы, которыми пользуются в цепях переменного тока, измеряют действующие значения силы тока и напряжения и , очевидно, связанные между собой так же, как и амплитуды.

Проверка закона Ома в данной работе сводится к сравнению сопротивления участка цепи, рассчитанного по показаниям амперметра и вольтметра с вычисленным по формуле (4).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Физпрактикум / Физпрактикум Для ЭГФ / Лабораторная работа №4

проверка закона Ома для цепей переменного тока

Цель работы: Экспериментальное определение индуктивности, ёмкости и проверка закона Ома для цепей переменного тока.

Оборудование: катушка индуктивности и два конденсатора, реостат, источник постоянного и переменного напряжения, мультиметры в качестве вольтметра и амперметра, соединительные проводники.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

Если к концам проводника с активным сопротивлением приложена переменная электродвижущая сила, величина которой в каждый момент времени определяется уравнением

U = Umcost, (1)

где Um — амплитуда, а  — круговая частота, то в нем возникает переменный электрический ток, сила которого в тот же момент времени определяется по закону Ома:

. (2)

Если же, помимо сопротивления R, в цепи имеется индуктивность, характеризуемая коэффициентом самоиндукции L, то под действием той же электродвижущей силы возникает ток силой

. (3)

где  — сдвиг фаз между током и напряжением, определяемый из формулы

. (4)

Из сопоставления уравнений (1) и (3) следует, что в этом случае ток отстает по фазе от напряжения.

Величина носит название полного сопротивления (импеданс), так как она играет в формуле (4) ту же роль, что и обычное активное сопротивление R в формуле закона Ома. Величина же L называется индуктивным сопротивлением.

Если вместо индуктивности в цепь переменного тока включена ёмкость С, то сила тока выражается формулой

, (5)

. (6)

В этом случае сила тока опережает по фазе напряжение. Полное сопротивление цепи Z2 теперь запишется как , причем величина 1/(С) называется ёмкостным сопротивлением.

Наконец, в случае, когда в цепь включены последовательно все три величины — R, L и С, сила тока в цепи может быть записана выражением

. (7а)

(7б)

При этом полное сопротивление равно .

Выражение (7) носит название формулы закона Ома для переменного тока.

В формулы (2), (3), (5) и (7) входят Im и Um – максимальные (амплитудные) значения токов и напряжений. Так как измеряемые приборами эффективные значения этих величин, Iэфф и Uэфф, связаны с максимальными посредством формул:

и ,

то, подставляя отсюда Im и Um в вышеуказанные формулы, получим:

, (8)

(9)

(10)

(11)

Во всех этих формулах под R следует подразумевать сумму всех активных сопротивлений цепи (в том числе и катушки индуктивности), на концах которой измеряется электродвижущая сила. Если разность потенциалов измеряется непосредственно на зажимах катушки, то R есть активное сопротивление одной лишь катушки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Упражнение 1. Измерение коэффициента самоиндукции.

Из формулы (9) следует, что

, (12)

где активное сопротивление:

R = Uпост/Iпост , (13)

а полное сопротивление:

Определив величины Z1, R, , найдем, очевидно, и L. Для этого катушка с неизвестным коэффициентом самоиндукции L и активным сопротивлением R, реостат r и амперметр А соединяются последовательно (рис.1) и подключаются к средним клеммам перекидного ключа К, к крайним клеммам которого подведены с разных сторон постоянный и переменный токи.

Читайте также:  Предложения с частицами тока

Для определения  необходимо знать период переменного тока. Если этот ток берут от городской сети, то для большинства городов России Т = 1/50 с и, следовательно,

.

Порядок выполнения.

1. Для измерения активного сопротивления катушки устанавливают ползунок реостата на максимум сопротивления и, присоединив вольтметр, замыкают ключ К на постоянный ток. Медленно передвигая ползунок реостата, устанавливают его в такое положение, чтобы стрелка амперметра дала достаточное для отсчета отклонение.

Измерив затем по приборам силу тока Iпост и напряжение Uпост, изменяют переключением контактов число работающих витков катушки и производят дальнейшие измерения.

Проделав эти измерения для каждого контакта не менее трех раз, подставляют средние результаты измерения в формулу (13) и вычисляют значения активных сопротивлений для каждого из контактов катушки.

При измерениях необходимо иметь в виду следующее:

а) ключ не следует держать включенным дольше, чем это необходимо для производства отсчётов, так как в противном случае катушка нагревается и сопротивление ее значительно изменится;

б) переключение витков катушки L следует производить при полностью введенном в цепь сопротивлении реостата.

2. Для определения полного сопротивления катушки L замыкают ключ К на переменный ток.

Изменяя положение движка реостата, устанавливают, как и прежде, достаточное отклонение стрелки амперметра. Произведя соответствующие отсчёты, изменяют число работающих витков катушки и, действуя далее совершенно аналогично предыдущему, получают для каждого контакта необходимые значения Iэфф и Uэфф, подставляя которые в формулу (14), вычисляют соответствующие значения сопротивления Z1.

Определяя таким образом значения R и Z1, находят при помощи формулы (12) значения L, а затем при помощи формулы (4) — значения угла фазового сдвига  для каждого из контактов катушки.

Упражнение 2. Измерение емкости конденсаторов.

Из формулы (11) следует, что

,

где Z2 и R – соответственно полное и активное сопротивление цепи.

В случае, когда напряжение Uэфф измеряется непосредственно на обкладках конденсатора, можно считать, что активное сопротивление в цепи отсутствует (R = 0), поэтому:

. (15)

Для определения Z2 поступают следующим образом: соединяют последовательно измеряемый конденсатор C, амперметр А и реостат r и подключают их к средним клеммам ключа К (рис.2). Параллельно конденсатору присоединяют вольтметр. Реостат служит здесь лишь предохранителем на случай пробоя или короткого замыкания обкладок конденсатора и должен быть включен на максимальное сопротивление.

Порядок выполнения.

Замыкают ключ на переменный ток и отсчитывают по прибору силу тока Iэфф и напряжение Uэфф. Определив Z2 по формуле

подставляют это значение Z2 в формулу (15) и вычисляют С. Измерения производят сначала отдельно для каждого из двух конденсаторов, а затем при параллельном и последовательном их соединении, проверяя тем самым формулы соединений конденсаторов.

Упражнение 3. Проверка полного закона Ома для переменного тока.

Из формулы (11) для случая последовательно включенных сопротивления, индуктивности и ёмкости имеем:

, (16)

. (17)

Для проверки этой формулы в цепь переменного тока включают последовательно: катушку индуктивности с известным активным сопротивлением R и индуктивностью L, конденсатор с известной емкостью С, реостат r и амперметр А (рис.3). Параллельно части цепи, содержащей катушку и конденсатор, подключают вольтметр V.

Порядок выполнения.

Установив реостат на максимум сопротивления, замыкают ключ К на переменный ток. Изменяя затем сопротивление реостата, добиваются достаточных показаний приборов и производят отсчет Iэфф и Uэфф. Полученные результаты подставляют в правую часть формулы (16) и вычисляют R. С другой стороны, значение R определяется из формулы (17) по известным величинам R, L, С.

Полученные результаты сравнивают для проверки справедливости формулы полного закона Ома для переменного тока. Отчет по задаче представляют в виде таблицы измеренных и вычисленных величин сопротивлений участков цепи для переменного тока.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

Вывести выражение для величин индуктивного и емкостного сопротивления.

Начертить векторную диаграмму напряжений для последовательного соединения сопротивления, емкости и индуктивности.

Сформулировать закон Ома для переменного тока.

Чему равна разность фаз между током и полным напряжением в цепи (рис.3)? Чему равна разность фаз между напряжением на емкости и индуктивности?

Источник

Лабораторная работа №6 «Проверка закона Ома для участка цепи ».

8 б класс урок № __ Сроки __________

Лабораторная работа ___ «Проверка закона Ома для участка цепи ».

Цели урока:

Образовательные: продолжить вырабатывать навыки работы с амперметром, вольтметром, реостатом, научить собирать, налаживать и регулировать лабораторные установки с использованием указанных приборов; проводить наблюдения и оформлять результаты эксперимента в виде таблиц и графиков;

Воспитательные: формировать у учащихся чувство причастности к экспериментам, проведённым физиками с целью выяснения сущности физических явлений;

Читайте также:  Трансформатор 160 ква технические характеристики максимальный ток

Развивающие: продолжить работу по привитию учащимся навыков исследовательской работы.

Основной материал: Лабораторная работа.

Организация деятельности учащихся.

Организационный момент. Мотивация учебной деятельности.

Ставится цель урока, намечаются пути её достижения и указываются критерии её достижения.

2. Проверка домашнего задания.

3. Лабораторная работа №4.

«Проверка закона Ома для участка цепи»

Цель: научиться измерять сопротивление проводника при помощи амперметра и вольтметра. Убедиться на опыте в том, что сопротивление проводника не зависит от силы тока в нём и напряжения на его концах.

Оборудование: источник питания, исследуемый проводник, амперметр, вольтметр, ползунковый реостат, ключ, соединительные провода.

Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что

обязуетесь их выполнять.

Осторожно! Электрический ток! Убедитесь в том, что изоляция проводников не нарушена.

Оберегайте приборы от падения. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

Ход работы.

Соберите цепь, последовательно соединив источник питания, амперметр, спираль, реостат, ключ. Начертите схему этой цепи.

Измерьте силу тока в цепи.

К концам исследуемого проводника присоедините вольтметр и измерьте напряжение на его концах.

С помощью реостата измените сопротивление в цепи и снова измерьте силу тока и напряжение на исследуемом проводнике.

Результаты измерений запишите в таблицу.

Используя закон Ома, вычислите сопротивление проводника по данным

каждого опыта. Результаты вычислений занесите в таблицу.

Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нём?

Зависит ли сопротивление проводника от напряжения на его концах?

Как соотносятся между собой такие физические величины, как сопротивление и электропроводность?

По данным измерений постройте график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах.

Масштаб: 1 см – 0, 2 А

5. Как называется такая зависимость? _____________________________________

5. Задание на дом: повторить §38, упр. 18(4-6)

Практически убедится в физических сущности закона Ома для участка цепи. Проверить опытным путем законы Кирхгофа.

Приборный щит № 1. Стенд.

Расчет и анализ эл.цепей может быть произведен с помощью основных законов эл.цепей закон Ома , первого и второго законов Кирхгофа.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционально напряжении на этом участке цепи и обратно пропорционально сопротивлении того же участка -это закон Ома hello_html_18e0a3eb.png

Рассмотрим полную цепь: ток в этой цепи определяется по формуле hello_html_7e3b6626.png(закон Ома для полной цепи). Сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлении внешней и внутренней участков цепи.

Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей соединений в любой узловой точке эл.цепи равна нулю.

Согласно второго закона Кирхгофа в любой замкнутом контуре эл.цепи, алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжении на всех резисторных элементов контура.

Порядок выполнения работы:

Ознакомится с приборами и стендом, для выполнение работы. Подключим шнур питания к источнику питания.

Источник подключить к стенду, меняя переменным резистором сопротивление цепи измеряем ток, напряжение. Результаты заносим в таблицу. Произвести необходимые расчеты

На стенде «закон Кирхгофа». Меняем сопротивление цепи. Результаты опытов заносим в таблицу. Произвести необходимый расчет

Рис. 1. Закон Ома для участка цепи

Рис.2. Первый закон Кирхгофа hello_html_7314042.pnghello_html_m8616637.png

Источник



ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

  • Главная
  • Мир физики
    • Физика в формулах
    • Теоретические сведения
    • Физический юмор
    • Физика вокруг нас
    • Физика студентам
      • Для рефератов
      • Экзамены
      • Лекции по физике
      • Естествознание
  • Мир астрономии
    • Солнечная система
    • Космонавтика
    • Новости астрономии
    • Лекции по астрономии
    • Законы и формулы — кратко
  • Мир психологии
    • Физика и психология
    • Психологическая разгрузка
    • Воспитание и педагогика
    • Новости психологии и педагогики
    • Есть что почитать
  • Мир технологий
    • World Wide Web
    • Информатика для студентов
      • 1 курс
      • 2 курс
    • Программное обеспечение компьютерных сетей
      • Мои лекции
      • Для студентов ДО
      • Методические материалы

«Инфофиз» — это сайт для тех, кто учится сам и учит других

Ведь «обучать — значит вдвойне учиться» (Ж.Жубер)

Раздел «Архитектура ЭВМ и ВС»

Материал для изучения по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительные сети»

Раздел «Программное обеспечение компьютерных сетей»

Материал для изучения дисциплины «Программное обеспечение компьютерных сетей»

Раздел «Информатика»

Материалы для изучения дисциплины «Информатика»

Раздел «Физика»

Физика — одна из самых удивительных наук!

Надеюсь, данный раздел поможет Вам эффективно и интересно изучать физику.

Учите физику!

  • Физика школьникам
  • Физика студентам
  • Астрономия
  • Информатика
  • ПОКС
  • Арх ЭВМ и ВС
  • Методические материалы
  • Медиа-файлы
  • Тестирование
Читайте также:  Ток проект подросток глобус

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Законы и формулы

  • Механика
    • Кинематика
    • Динамика
    • Законы сохранения
    • Статика, гидростатика и гидродинамика
  • Молекулярная физика и термодинамика
  • Колебания и волны
  • Электродинамика
  • Оптика
  • Атомная и ядерная физика

Новости и знаменательные даты

Урок 30. Лабораторная работа № 07. Изучение закона Ома для участка цепи.

Тема: «Изучение закона Ома для участка цепи»

Цель работы: установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.

Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.

Краткие теоритические сведения

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I

Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А].

Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ 1 в точку с потенциалом φ 2

U 12 = φ 1 – φ 2

U – напряжение

A работа тока

q электрический заряд

Единица напряжения – Вольт [В]

Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.

Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.

S – площадь поперечного сечения проводника

l длина проводника

ρ – удельное сопротивление проводника

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].

Графическая зависимость силы тока I от напряжения Uвольт-амперная характеристика

Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.


Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

Практическая часть

1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).

2. Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

3. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

4. Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.

Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В

Сопротивление участка, Ом

5. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.

6. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что такое электрический ток?

2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?

3. Какова единица измерения силы тока?

4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?

5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?

6. Какова единица измерения напряжения?

7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?

8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?

9. Какова единица измерения сопротивления?

10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Вариант выполнения измерений.

Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

Источник