Лабораторная работа: Исследование закона Ома для участка цепи (Решение)

Лабораторная работа: Исследование закона Ома для участка цепи. Ниже представлены расчеты для Варианта №1 (согласно Таблице 1.1) и ответы на контрольные вопросы. Данные для Варианта №1: \(R_1 = 100\) Ом, \(R_2 = 150\) Ом, \(R_3 = 330\) Ом. \(U_1 = 4\) В, \(U_2 = 8\) В, \(U_3 = 12\) В. Заполнение Таблицы 1.2 (Зависимость \(I(U)\)) Для расчета силы тока используем закон Ома: \[I = \frac{U}{R}\] Так как в таблице ток указан в мА, формула примет вид: \(I(мА) = \frac{U(В)}{R(Ом)} \cdot 1000\). Расчет для \(R_1 = 100\) Ом: При \(U = 2\) В: \(I = \frac{2}{100} \cdot 1000 = 20\) мА. При \(U = 4\) В: \(I = 40\) мА. При \(U = 6\) В: \(I = 60\) мА. При \(U = 8\) В: \(I = 80\) мА. При \(U = 10\) В: \(I = 100\) мА. При \(U = 12\) В: \(I = 120\) мА. Расчет для \(R_2 = 150\) Ом: При \(U = 2\) В: \(I = \frac{2}{150} \cdot 1000 \approx 13.3\) мА. При \(U = 6\) В: \(I = 40\) мА. При \(U = 12\) В: \(I = 80\) мА. Расчет для \(R_3 = 330\) Ом: При \(U = 3.3\) В (ориентировочно): \(I = 10\) мА. При \(U = 12\) В: \(I = \frac{12}{330} \cdot 1000 \approx 36.4\) мА. Заполнение Таблицы 1.3 (Зависимость \(I(R)\)) Используем те же значения напряжений \(U_1, U_2, U_3\) для Варианта №1. Для \(U_1 = 4\) В: При \(R = 100\) Ом: \(I = 40\) мА. При \(R = 200\) Ом: \(I = 20\) мА. При \(R = 400\) Ом: \(I = 10\) мА. При \(R = 1000\) Ом: \(I = 4\) мА. Ответы на контрольные вопросы: 1. Как зависит падение напряжения на участке цепи от сопротивления? Согласно закону Ома для участка цепи \(U = I \cdot R\), при постоянной силе тока падение напряжения прямо пропорционально величине сопротивления этого участка. 2. Какое сопротивление называется линейным? Линейным называется такое сопротивление (резистор), величина которого не зависит от протекающего через него тока или приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика такого элемента представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. 3. Чем определяется погрешность измерения тока в схеме, приведенной на рис. 1.3? Погрешность определяется классом точности используемого амперметра, его внутренним сопротивлением, а также погрешностью считывания показаний со шкалы прибора. Также влияет метод включения: амперметр включен последовательно и имеет собственное сопротивление, которое незначительно меняет общий ток в цепи. 4. Почему будут отличаться показания вольтметра и напряжение, выставленное на источнике питания, в схеме, приведенной на рис. 1.3? Различие возникает из-за падения напряжения на соединительных проводах и на внутреннем сопротивлении амперметра, который включен между источником и точкой замера напряжения вольтметром. Вольтметр измеряет напряжение непосредственно на резисторе, которое меньше ЭДС источника на величину потерь в остальной части цепи. В отечественной инженерной школе это учитывается как влияние внутреннего сопротивления источника и измерительных приборов.