Последовательное и параллельное соединение резисторов

Цель работы: проверка на опыте особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

Подготовка к работе:

1. Последовательное соединение резисторов – это такое соединение, при котором к концу одного резистора присоединяется начало второго и при этом образуется неразветвленная цепь или участок цепи, а падение напряжения пропорционально сопротивлениям:

(1)

Падение напряжение на всем участке цепи равно сумме падений напряжения на каждом резисторе:

(2)

Эквивалентное сопротивление участка цепи равно сумме сопротивлений отдельных резисторов:

(3)

Мощность резисторов определяется по формулам:

(4)

2. Параллельное соединение резисторов – это такое соединение, когда начала всех резисторов, соединены в один узел, а концы – в другой. Для параллельного соединения характерно одинаковое падение напряжения на каждом резисторе и на всем участке:

Сила тока в параллельных ветвях обратно пропорциональна сопротивлениям:

(5)

Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил токов всех ветвей:

(6)

Эквивалентное сопротивление двух ветвей:

(7)

Эквивалентное сопротивление трёх ветвей:

 

(8)

 

Мощность, потребляемая резисторами при параллельном соединении, рассчитывается по формулам, аналогичным для последовательного соединения.

3. Электрическая энергия, выработанная источником, в потребителях переходит в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую, поэтому будет справедливо уравнение баланса мощностей:

(9)

 

где P₁, P₂, P₃ – мощности потребителей, а P – мощность источника.

 

(10)

 

Программа работы:

1. Собрать электрическую схему последовательного соединения резисторов (рис.1)

 

Рис.1

2. Показание приборов записать в таблицу 1. При этом вольтметром V₁ измерить падение напряжений на отдельных сопротивлениях. Произвести расчеты и результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ вариа- нта	Результаты опыта	Результаты расчета
I	U1	U2	U3	U	R1	R2	R3	Rэкв	Р1	Р2	Р3	Р
А	В	В	В	В	Ом	Ом	Ом	Ом	Вт	Вт	Вт	Вт
	1,5
	3,4
	4,2
	2,8
	6,2
	5,5
	9,4
	8,2
	7,5
	2,6
	1,3
	3,6
	4,7
	2,9
	6,1
	5,2
	7,4
	9,9
	8,5
	3,8
	5,1
	1,7
	7,2
	2,3
	8,4
	4,6
	9,8
	6,5
	3,9
	1,7

 

 

3. Собрать схему параллельного соединения резисторов (рис. 2)

Рис.2

4.Показания приборов записать в таблицу 2.

Таблица 2.

№ вариа- нта	Результаты опыта	Результаты расчета
U	I1	I2	I3	I	R1	R2	R3	Rэкв	Р1	Р2	Р3	Р
В	А	А	А	А	Ом	Ом	Ом	Ом	Вт	Вт	Вт	Вт
		0,3	0,7	0,9
		1,2	1,5	1,8
		2,1	2,4	2,7
		3,3	3,7	3,9
		4,5	4,8	5,1
		5,3	5,6	5,9
		6,2	6,5	6,7
		7,1	7,4	7,7
		8,3	8,6	8,9
		9,4	9,7	9,9
		0,2	0,4	0,1
		1,1	1,4	1,3
		2,2	2,5	2,7
		3,4	3,6	3,5
		4,8	4,5	4,3
		5,1	5,2	5,4
		6,6	6,7	6,4
		7,2	7,3	7,8
		8,1	8,4	8,8
		9,3	9,5	9,7
		0,4	0,6	0,8
		1,3	1,7	1,9
		2,3	2,6	2,8
		3,1	3,5	3,7
			4,4	4,6
		5,4	5,8	6,1
		6,1	6,3	6,6
		7,5	7,8	8,2
		8,5	8,9	9,3
		9,2	9,5	9,8

 

Контрольные вопросы.

1. Сформулируйте 1 и 2 законы Кирхгофа.

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и для полной цепи.

3. На каком из двух последовательно соединенных резисторов, разных по величине, будет большее падение напряжения?

4. По каким формулам определяется мощность, потребляемая резисторами?

Практическая работа №4