Параллельное соединение проводников
Работа № Э-12
Цель работы - экспериментальное определение полного сопротивления трех параллельно включенных резисторов.
В работе используются:
- резисторы R1 = 20 Ом; R2 = 30 Ом; R3 = 51 Ом; R4 = 100 Ом (потенциометр);
- тумблер SA;
- соединительные провода.
Соберите электрическую схему, пользуясь рис.1
1. Включите стенд. Установите выходное напряжение источника питания ИП1, равное 2,5 В. Включите тумблер SA. Измерьте ток от источника питания ИП1 (ток в общей цепи) IО = I1 + I2 + I3 - суммарный ток трех параллельно включенных резисторов.
Отключите перемычку 2. При этом ток уменьшится, так как в общей цепи останутся параллельно включенные резисторы R1 и R2. Ток в общей цепи будет равен сумме токов этих резисторов - I1 + I2.
Отключите перемычку 1. Ток вновь уменьшится - в общей цепи останется один резистор R1. Ток в общей цепи будет током I1 этого резистора.
Пользуясь полученными значениями токов в цепи, рассчитайте токи I2 и I3.
Аналогично выполните измерения и расчеты для напряжения источника питания, равного 5 В. При этом напряжении включать тумблер SA следует на короткое время, достаточное для получения отсчета.
Результаты измерений и расчетов занесите в табл.1.
Таблица 1
Ток, мА
Напряжение U, I1 I2 I3 I1 + I2 I1 + I2 + I3
2,5
2. Вычислите полное сопротивление цепи для тока источника питания, используя данные табл.1:
R полн 1 = U/IО (1)
.
I0=I1+I2+I3 (2)
3. Используя закон Ома (формула 1), вычислите истинные величины сопротивлений R1,R2,R3 и результаты занесите в табл.2
Таблица 2
| Напряжение | Rполн 1 | R1=20ом | R2=30ом | R3=51ом | Rполн2 | Rполн3 |
| 2,5в | ||||||
| 5в |
4. Вычислите полное сопротивление цепи через номиналы величин сопротивлений резисторов, указанных на их корпусах, по формуле
1/R полн 2= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.(3)
Аналогично вычислите полное сопротивление цепи (Rполн3 ), используя истинные величины сопротивлений R1,R2,R3 из табл.2
Сравните полученные значения полного сопротивления цепи.
5. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерения полного сопротивления цепи по формулам /4/ и /5/:
Δ = Rполн1max _ Rполн1min (4)
δ = % (5)
6. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешность измерения полного сопротивления цепи, используя методику расчета погрешности при косвенных измерениях:
Величины ΔUполн и ΔI принять равными половине цены деления той шкалы, по которой производился отсчет.
4. Замените три резистора цепи одним переменным резистором R4с полным сопротивлением 100 Ом. Подберите его сопротивление таким, чтобы ток в цепи был равен общему току IО. Полученный резистор эквивалентно заменяет три резистора, его сопротивление равно полному сопротивлению цепи.
Выводы: полное сопротивление цепи, состоящей из параллельно включенных резисторов, определяется как величина, обратная сумме проводимостей отдельных резисторов; резистор, ток и напряжение которого равны току и напряжению цепи является для нее эквивалентным, его сопротивление равно полному сопротивлению цепи.
Контрольные вопросы
1. Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360ом, сопротивление второй 240ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность? Во сколько раз?
2. Какую мощность будет рассеивать эквивалентный резистор, если каждый из n одинаковых параллельно включенных резисторов цепи рассеивает по 1 Вт?
3. На сколько равных частей требуется разрезать проводник, чтобы при параллельном соединении частей получить сопротивление в n раз меньше?