Урок 2. 1. 14-15.             практическая работа № 4

УРОК 2.1.14-15.             Практическая работа № 4

«Измерение сопротивлений, токов и мощности в цепи постоянного тока»

Ссылка https://www.youtube.com/watch?v=F7YZRwETJS8&t=24s

Цель работы: произвести измерения токов и сопротивлений с помощью мультиметра, мощности с помощью ваттметра, экспериментально убедиться в выполнении закона Ома и закона Джоуля-Ленца в электрической цепи постоянного тока.

Оборудование:

– однофазный источник питания;

– блок генераторов напряжений с наборным полем;

– набор миниблоков;

– блок мультиметров;

– ваттметр;

– соединительные провода и перемычки, питающие кабели.

 

I Теоретическая часть

Электрическая цепь – совокупность соединенных между собой источников, преобразователей и потребителей электрической энергии, связанных электрически или магнитно.

Для протекания тока необходимы источники электрической энергии – источники напряжения (ЭДС) или тока. Для замыкания и размыкания цепей используют выключатели того или иного вида.

Работа, совершаемая при движении зарядов по элементам электрической цепи, характеризуется напряжением U.

Для измерения силы тока через какой-либо элемент электрической цепи последовательно с этим элементом включают измеритель тока - амперметр

Для измерения ЭДС и напряжения на каком-либо участке электрической цепи измеритель напряжения – вольтметр, включают параллельно этому участку.

Приборы для измерения тока и напряжения, амперметры и вольтметры, имеют одинаковые по устройству измерительные механизмы, но отличаются параметрами измерительных схем и различным способом включения в испытуемую цепь. Амперметр должен иметь малое сопротивление, чтобы не было влияния на ток цепи, и мощность потерь в приборе была минимальна. Сопротивление вольтметра должно быть большим, чтобы его включение не изменило режима работы цепи, и потери в приборе были минимальны.

 

Мощность в электрических цепях измеряют прямым и косвенным способами. При прямом измерении используют ваттметры, при косвенном - амперметры и вольтметры.

В цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют относительно редко, в основном используют метод амперметра-вольтметра. Определив амперметром значение токи вольтметром напряжение, вычисляют мощность по формуле P=UI.

При измерении мощности с помощью ваттметра токовую обмотку ваттметра включают в цепь последовательно с приемником, а обмотку напряжения - параллельно приемнику.

Электрические сопротивления электротехнических устройств (катушек, резисторов и т.д.) постоянному току условно можно разделить на малые (до 1 Ом), средние (от 1 до 10⁵ Ом) и боль-шие (свыше 10⁵ Ом).

Для измерения малых и средних сопротивлений применяют метод амперметра – вольт-метра, омметры, одинарные четырехплечие мосты, компенсационный метод. Для измерения больших сопротивлений применяют мегаомметры.

Метод амперметра – вольтметра является наиболее простым косвенным методом измерения малых и средних сопротивлений. Амперметр включают в цепь последовательно с потребителем, сопротивление которого надо определить, вольтметр – параллельно потребителю. Cопротивление будет равно частному от деления показаний вольтметра на показания амперметра R= U_V/I_A

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

или ,

где R – сопротивление (коэффициент пропорциональности между током и напряжением).

Мощность преобразования электрической энергии в другие виды энергии определяется по формуле (закон Джоуля - Ленца)

.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют схемой электрической цепи (рисунок 1).

 

                              Рисунок 1. Схема электрической цепи.

 

На расчетных схемах 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 (предполагаемые) положительные направления.

 

III Экспериментальная часть

Перед началом выполнения работы просмотреть видео «Как пользоваться мультиметром» ссылка https://www.youtube.com/watch?v=F7YZRwETJS8&t=24s и видео к ПР 4 «Измерение напряжения,тока и …» выложенное к заданию

Задание.

1. Произвести измерения токов и сопротивлений с помощью мультиметра.

2. Произвести измерение мощности с помощью ваттметра.

3. Экспериментально проверить выполнение закона Ома и закона Джоуля – Ленца в электрической цепи постоянного тока.

Порядок выполнения эксперимента.

1. Измерение сопротивлений.

1.1 Установите на одном из них переключатель в положение измерения сопротивлений (Ω) и включите блок мультиметров.

1.2 Подключите к мультиметру с помощью соединительных проводов любое сопротивление из набора миниблоков, выберите ближайший превышающий измеряемое сопротивление предел измерения.

1.3 Сделайте 5 измерений сопротивлений разного номинального значения.

1.4 Данные занесите в таблицу 1.

 

Таблица1.

 

№ варианта	1	2		3			4		5		6
Значениесо-	100	150		220			330		470		1000
противления,
Ом

 

2. Измерение тока и мощности.

2.1 Соберите цепь в соответствии с принципиальной (рисунок 1) и монтажной (рисунок 2) схемами, установив в наборную панель сопротивление R_ном = 100 Ом.

2.2 Убедитесь, что при включении выключателя «В» в цепи появляется ток, а при его выключении – исчезает.

2.3 Устанавливая регулятором напряжения указанные в таблице 2 значения напряжения, занесите в таблицу 2 показания приборов.

2.4 Вычислите значения мощности P и сопротивления R. (Вычислите значения мощности Р =UI и сопротивления R =U/I)

2.5 Занесите результаты вычислений в таблицу 2 (расчетные значения).

2.6 Сравните результаты измерений и вычислений и сделайте выводы.

 

Таблица 2.

Измеренные значения										Вычисленные значе-
									ния
R ном,Ом		U, В		I, мА			P, Вт			P, Вт		R, Ом
100		4		0,039			0,158			0,156		102.56
		6		0,061			0.362
		8		0,078			0,638
		12		0,119			1,438

 

Формулы и примеры расчета:

Вычисление значения мощности Р =UI

 

Р= 4х0.039=0,156

 

И т.д.

 

 

Вычисление значения  сопротивления R =U/I)

 

 

R=4:0,039 = 102.56

 И т.д.

 

Рисунок 2. Монтажная схема.

Примечание: не забывайте следить за сигнальными светодиодами ваттметра! При включении светодиода I> или U> переводите соответствующий переключатель на больший предел измерений. При включении светодиода I< или U< переключайте переключатель на меньший предел. Следите также за светодиодами, указывающими размерность измеряемой мощности: Вт или мВт.

IV Содержание отчета

 

1. Название и цель работы.

2. Формулы и примеры расчетов.

3. Заполненные таблицы.

4. Выводы по работе.

5. Тест.

V Тест

 

Электрический ток это

1 – отношение работы электрического поля по перемещению положительного заряда вдоль участка цепи к величине заряда;

2 – явление направленного движения электрических зарядов;

3 – поле неподвижных, электрически заряженных тел, заряды которых не изменяются во времени.

Часть Б. Дополните.

1. Совокупность соединенных между собой источников, преобразователей и потребителей электрической энергии, связанных электрически или магнитно называется, ________________________________.

2. Амперметр для измерения тока на участке цепи подключается ______________________.

3. Напряжение 30 В приложено к участку цепи сопротивлением 6 Ом. Сила тока равна _______А (Ампер).

4. Формулировка закона Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна ______________________ и обратно пропорциональна _________________.

 

УРОК 2.1.14-15.             Практическая работа № 4

«Измерение сопротивлений, токов и мощности в цепи постоянного тока»

Ссылка https://www.youtube.com/watch?v=F7YZRwETJS8&t=24s

Цель работы: произвести измерения токов и сопротивлений с помощью мультиметра, мощности с помощью ваттметра, экспериментально убедиться в выполнении закона Ома и закона Джоуля-Ленца в электрической цепи постоянного тока.

Оборудование:

– однофазный источник питания;

– блок генераторов напряжений с наборным полем;

– набор миниблоков;

– блок мультиметров;

– ваттметр;

– соединительные провода и перемычки, питающие кабели.

 

I Теоретическая часть

Электрическая цепь – совокупность соединенных между собой источников, преобразователей и потребителей электрической энергии, связанных электрически или магнитно.

Для протекания тока необходимы источники электрической энергии – источники напряжения (ЭДС) или тока. Для замыкания и размыкания цепей используют выключатели того или иного вида.

Работа, совершаемая при движении зарядов по элементам электрической цепи, характеризуется напряжением U.

Для измерения силы тока через какой-либо элемент электрической цепи последовательно с этим элементом включают измеритель тока - амперметр

Для измерения ЭДС и напряжения на каком-либо участке электрической цепи измеритель напряжения – вольтметр, включают параллельно этому участку.

Приборы для измерения тока и напряжения, амперметры и вольтметры, имеют одинаковые по устройству измерительные механизмы, но отличаются параметрами измерительных схем и различным способом включения в испытуемую цепь. Амперметр должен иметь малое сопротивление, чтобы не было влияния на ток цепи, и мощность потерь в приборе была минимальна. Сопротивление вольтметра должно быть большим, чтобы его включение не изменило режима работы цепи, и потери в приборе были минимальны.

 

Мощность в электрических цепях измеряют прямым и косвенным способами. При прямом измерении используют ваттметры, при косвенном - амперметры и вольтметры.

В цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют относительно редко, в основном используют метод амперметра-вольтметра. Определив амперметром значение токи вольтметром напряжение, вычисляют мощность по формуле P=UI.

При измерении мощности с помощью ваттметра токовую обмотку ваттметра включают в цепь последовательно с приемником, а обмотку напряжения - параллельно приемнику.

Электрические сопротивления электротехнических устройств (катушек, резисторов и т.д.) постоянному току условно можно разделить на малые (до 1 Ом), средние (от 1 до 10⁵ Ом) и боль-шие (свыше 10⁵ Ом).

Для измерения малых и средних сопротивлений применяют метод амперметра – вольт-метра, омметры, одинарные четырехплечие мосты, компенсационный метод. Для измерения больших сопротивлений применяют мегаомметры.

Метод амперметра – вольтметра является наиболее простым косвенным методом измерения малых и средних сопротивлений. Амперметр включают в цепь последовательно с потребителем, сопротивление которого надо определить, вольтметр – параллельно потребителю. Cопротивление будет равно частному от деления показаний вольтметра на показания амперметра R= U_V/I_A

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

или ,

где R – сопротивление (коэффициент пропорциональности между током и напряжением).

Мощность преобразования электрической энергии в другие виды энергии определяется по формуле (закон Джоуля - Ленца)

.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют схемой электрической цепи (рисунок 1).

 

                              Рисунок 1. Схема электрической цепи.

 

На расчетных схемах 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 (предполагаемые) положительные направления.