Нерегулируемые и регулируемые резисторы.

В электротехнике и радиоаппаратуре широко применяются нерегулируемые и регулируемые резисторы – детали, обладающие определенным постоянным или регулируемым сопротивлением. К ним относятся, например, реостаты, регулируемые непроволочные и непроволочные резисторы.

 

  

Технологическая карта№2.

Изучение последовательного соединения сопротивлений

Цель работы. Научиться собирать электрические цепи по за­данной схеме, подбирать электроизмерительные приборы, измерять напряжения на участках цепи и практически изучить вопрос рас­пределения напряжений в последовательной цепи.

План работы.

1. Ознакомиться с токоприемниками и источни­ком тока на рабочем месте. Записать напряжение источника.

2. Проверить соответствие номинального тока амперметра и на­пряжения вольтметра току и напряжениям, которые будут в цепи.

3. Собрать цепь (рис. 2), сделать необходимые измерения, ре­зультаты записать в таблицу.

4. Сделать необходимые вычисления, сравнить результаты.

Пояснения к работе. Знакомясь с токоприемниками, обратить внимание на допустимые токи в них. Наименьший из них будет до­пустимым током в цепи. По нему проверить реостат и выбрать ре­жим работы цепи. Сопротивление реостата должно быть таким, чтобы допустимый ток в цепи устанавливался при введении не более четвертой части его. Номинальный ток амперметра должен быть не меньше допустимого тока цепи. В то же время амперметр дол­жен измерять и меньшие токи, при которых его показания соответствуют не менее 40% его но­минального тока. Если ампер­метр не удовлетворяет этому ус­ловию, выбрать другой, с двумя пределами измерений.

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 Рис. 2.   Последовательное соединение       сопротивлений

Вольтметр предназначен для измерения напряжения на зажи­мах цепи и на участках, поэтому его номинальное напряжение дол­жно быть не меньше, чем источника. В то же время он должен измерять напряжение на участке с наименьшим сопротивлением, при котором показания прибора соответствуют не менее 40% его номинального напряжения. Если вольтметр не удовлетворяет таким условиям, выбрать прибор с двумя пределами измерения. После проверки схемы руководителем, установив реостат на максимальное сопротивление, подключить цепь к источнику тока.

Уменьшая сопротивление реостата, установить в цепи максимально допустимый ток. Измерить напряжение на всех трех токо­приемниках и на отдельных участках. Результаты измерений записать в таблицу 3.

Таблица  3

 

 

№ п/п	Измеряются					Вычисляются
	I	U	U1	U2	U3	R1	R^2	R3	R	ΣU
	а	в	в	в	в	ом	ом	ом	ом	в

 

Убедиться в равенстве токов на всех участках цепи.

Повторить опыт еще 1—2 раза при меньших значениях тока. Вычислить величины, указанные в таблице, и найти их среднее значение по результатам нескольких опытов.

Эквивалентное сопротивление цепи R определить по показани­ям приборов. Сделать вывод о соотношениях между напряжениями на отдельных участках. Проверить уравнения:

R = R₁ + R₂ + R₃ и U = U₁ + U₂ + U₃.

При наличии расхождений, объяснить, чем они обусловлены. Про­верить второе правило Кирхгофа. При наличии расхождений объ­яснить их причину.

Дополнительный материал к работе.

Последовательное соединение сопротивлений. Если сопротив­ления соединены между собой так, что конец первого соединен с на­чалом второго, конец второго — с началом третьего и т. д., а ток последовательно проходит через отдельные сопротивления, то та­кое соединение называют последовательным (рис.  3).

Цепь с последовательно соединенными сопротивлениями имеет следующие свойства:

1. Сила тока во всех участках последовательной цепи одна и та же. Это объясняется тем, что цепь не имеет ответвлений и в то же время ни в одном из участков не происходит накопления электро­нов.

2. Падения напряжения на отдельных участках цепи пропорцио­нальны сопротивлениям этих участков.

Действительно, согласно закону Ома, U₁=IR₁;  U₂=IR₂; U₃ ==IR₃ и т. д. Следовательно:

                           

и аналогично:

 

                             

 

3. Напряжение на зажимах последовательной цепи равно сумме напряжений на отдельных ее участках, то есть

                                  

                             U = U₁+U₂+U₃                                                                 

 

Это свойство следует из определения понятия о напряжении ме­жду двумя точками электрического поля и между двумя точками электрической цепи, согласно которому напряжение на зажимах последовательной цепи измеряется работой, совершенной при пере­мещении единицы заряда по этой цепи и состоящей из суммы работ на отдельных участках.

4. Эквивалентное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений отдельных ее участков, то есть R = R₁+R₂ +R₃

На основании закона Ома (см. вывод второго свойства) и ра­венства:

U = U₁+U₂+U₃                                                                 

имеем:

 

               IR = IR₁ + IR₂ + IR₃.                                 

 

 или, сокращая уравнение на I, получим:

                             

                             R= R1+R₂+R₃.                                                               

                                                                                                                                                                                                                       Пример. Определить напряжение на концах цепи, изображенной на рисун­ке  3, и напряжения на участках, если R₁=6 ом, R₂=4 ом, R₃=2 ом и падение напряжения на третьем участке U₃₌20 в.

Решение. Согласно закону Ома, ток в третьем участка

 

                             I₃=

 

 

Рис. 3. Схема последовательной цепи   Рис.  4. Схема параллельной цепи

 

 

Технологическая карта№3