Способы соединения резисторов

Последовательное соединениерезисторов – соединение, при котором конец одного резистора соединен с началом другого и по всем резисторам проходит один и тот
же ток (рис. 1.6).

Рис. 1.6

Общее сопротивление цепи из нескольких последовательно соединенных резисторов равно сумме сопротивлений этих резисторов:

R _экв = R ₁ + R ₂.

Сумма падений напряжений на отдельных участках цепи резисторов равна величине приложенного напряжения:

U = U ₁ + U ₂ = R ₁ I + R ₂ I.

Параллельное соединение резисторов - соединение, при котором несколько ветвей электрической цепи присоединяются к одной паре узлов (рис. 1.7), т.е. находятся под действием одного и того же напряжения.

Рис. 1.7

Общее сопротивление цепи из двух параллельно соединенных резисторов равно:

.

Согласно первому закону Кирхгофа общий ток цепи равен сумме токов в параллельных ветвях:

I = I ₁ + I ₂.

А согласно закону Ома можно записать:

.

В практике измерения сопротивлений на участке цепи постоянного тока широко
используется метод амперметра-вольтметра, в основу которого положен закон Ома.

Измерив с помощью вольтметра напряжение U и с помощью амперметра ток I, получим значение сопротивления:

R = U / I.

Схемы возможных вариантов включения измерительных приборов приведены
на рис 1.8 и 1.9.

Рис. 1.8

Рис. 1.9

Схема рис. 1.8 применяется для измерения малых сопротивлений. Здесь показание амперметра, хотя и несколько больше фактического тока на участке R, так как складывается согласно первому закону Кирхгофа из токов I_V и I_R (I_А = I_V + I_R).Однако это искажение ничтожно мало, так как сопротивление вольтметра можно считать бесконечно большим по сравнению с малым сопротивлением R, аток I_V практически равным нулю. Следовательно, I_А ≈ I_R.

Схема рис 1.9 применяется для измерения больших сопротивлений. Здесь к большому сопротивлению R добавляется ничтожно малое сопротивление амперметра, что, безусловно, снижает показание амперметра, но это снижение ничтожно мало.

Используемые элементы и приборы

Таблица 1.1

Список компонентов	Изображение в схеме электрической цепи
Источник напряжения	Place DC Voltage Source
Резистор	Place Virtual Resistor
Амперметр	Place Ammeter
Вольтметр	Place Voltmeter
Ваттметр	Wattmeter
«Земля»	Place Ground

Порядок выполнения работы

Задание 1

По схеме рис. 1.10 рассчитать напряжения U ₁, U ₂ и токи I ₁, I ₂, I ₃ при трех значениях сопротивления R ₃. Результаты занести в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Задание 2

1. Изучить краткую инструкцию работы с программной средой Multisim 9 для сбора электрической цепи, состоящей из последовательно и параллельно соединенных резисторов, измерительных приборов, подключенных к источнику постоянного напряжения (см. рис. 1.10).

Рис. 1.10

Задание 3

Запустить программу Multisim 9 – щелкните мышью на пиктограмме, которая находится на рабочем столе.

Схема собирается из элементов, содержащихся в библиотеке элементов и приборов. Для переноса их на рабочее поле, необходимо установить курсор на выбранном элементе и щелкнуть левой кнопкой мыши, затем на рабочем поле.

1. Открыть библиотеку источников энергии Source и «перетащить» на рабочее поле источник ЭДС постоянного напряжения V1 и «землю» (рис. 1.11).

Рис. 1.11

2. Из библиотеки базовых компонентов Basic «перетащить» три резистора
R1, R2, R3 (рис. 1.12).

Рис. 1.12

3. Из библиотеки измерительных приборов Measurement «перетащить» три амперметра: один– горизонтальный,два – вертикальные (рис. 1.13).

Рис. 1.13

4. Из библиотеки измерительных приборов Measurement «перетащить» два
вольтметра: горизонтальный и вертикальный (рис. 1.14).

Рис. 1.14

Задание 4

После двойного щелчка мышью на изображении элемента в открывающихся диалоговых окнах

1. Задать ЭДС источника напряжения V1: U = 50 В (рис. 1.15).

Рис. 1.15

2. Установить значения резисторов: R ₁ = 50 Ом, R ₂ = 100 Ом, R ₃ = 150 Ом (рис. 1.16).

Рис. 1.16

3. Обозначить (щелкая на кнопках Label и Value) амперметры и вольтметры
(рис. 1.17) и оставить установленный по умолчанию режим DC функционирования
измерительных приборов и их внутренние сопротивления.

Рис. 1.17

Задание 5

1. Повернуть резисторы R2 и R3 – выделить элемент и нажать на кнопку поворота, которая находится на поле управляющих кнопок или через меню Edit (рис. 1.18).

Рис. 1.18

2. Соединить между собой все элементы и приборы, находящиеся на рабочем
поле (рис. 1.19).

Рис. 1.19

Задание 6

Запустить программу (щелкнуть мышью на кнопке запуска программы
в меню среды Multisim 9).

Измерение 1

Для установленных параметров элементов цепи занести показания амперметров и
вольтметров в табл. 1.3. После снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Таблица 1.3

Измерение 2

Рис. 1.20

Измерение 3 ÷ 5

·

Рис. 1.21

· Включить кнопку запуска программы.

· З записать показания всех приборов в табл. 1.3 при трех значениях напряжения на входе цепи 50, 40 и 30 В.

· После снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Задание 7

В новом окне собрать электрическую цепь, изображенную на рис. 1.22.

Рис. 1.22

1. Из библиотек компонентов «перетащить» на рабочее поле:

· источник ЭДС постоянного тока V1;

· два резистора R1 и R2;

· вольтметр – вертикальный;

· амперметр – горизонтальный;

· ваттметр XWM1;

· «землю».

2. Повернуть резисторы R1 и R2.

3. После двойного щелчка мышью на изображении элемента в открывающихся диалоговых окнах

· задать ЭДС источника напряженияV1: E = 50 В (рис. 1.15);

· установить значения резисторов: R ₁ = 50 Ом, R ₂ = 100 Ом.

4. Обозначить (щелкая на кнопках Label и Value) амперметр и оставить установленный по умолчанию режим DC функционирования измерительных приборов
амперметра и вольтметра и их внутренние сопротивления.

5. Соединить все элементы, находящиеся на рабочем поле:

· у ваттметра (рис. 1.23) токовая обмотка подключается последовательно в цепь,

Рис. 1.23

· обмотка напряжения (рис. 1.24) - параллельно источнику ЭДС.

Рис. 1.24

Задание 8

Запустить программу (щелкнуть мышью на кнопке запуска программы
в меню среды Multisim 9).

Измерение 1

Для установленных параметров элементов цепи занести показания приборов в табл. 1.4. Чтобы записать показания ваттметра – нужно нажать два раза левой кнопкой мыши на прибор и появится лицевая панель ваттметра.

После снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Измерение 2

Уменьшить сопротивление резистора R ₂ до нуля (рис. 1.25), включить кнопку запуска программы, записать показания всех приборов в табл. 1.4. После снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Рис. 1.25

Измерение 3

Установить сопротивление резистора R ₂ = 50 Ом, включить кнопку запуска программы, записать показания всех приборов в табл. 1.4. После снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Таблица 1.4.

Измерение 4

Удалить провод соединяющий амперметр с резистором R ₂ (рис. 1.26), включить кнопку запуска программы, записать показания всех приборов в табл. 1.4. После
снятия показаний выключить кнопку запуска программы.

Рис. 1.26

Обработка результатов

1. Рассчитать и заполнить правую часть таблицы 1.3.

2. Для заданной на рис. 1.10 цепи постоянного тока составить уравнения по первому и второму закону Кирхгофа.

3. Используя данные измерений табл. 1.3 построить в одной координатной системе вольтамперные характеристики I ₁(U ₁), I ₂(U ₂), I ₃(U ₂). На основе этих характеристик построить суммарную вольтамперную характеристику I ₁(U).

4. По данным табл. 1.4 записать названия режимов работы источника электрической энергии и при каком значении сопротивления R _н выделяется максимальная мощность.

5. По результатам измерений табл. 1.4 построить внешнюю характеристику U(I) источника ЭДС и отметить на ней точку максимальной мощности Р _max.

6. Выводы по работе.

1.6 Контрольные вопросы

1. Какую из двух схем на рис. 1.8 или 1.9 следует использовать для измерения сопротивлений резисторов R₁, R₂ и R₃?

2. Какой должна быть номинальная мощность резистора R₃ в схеме на рис. 1.10, чтобы он не оказался перегруженным при наиболее неблагоприятном режиме в процессе выполнения работы?

3. Чему равно напряжение на зажимах источника напряжения при холостом
ходе?

4. По какой формуле определить мощность цепи в схеме на рис. 1.22?

5. Какое соединение резисторов представлено на рис. 1.10?

6. Каково эквивалентное сопротивление цепи, показанной на рис. 1.10, если все значения сопротивлений в ней увеличить в два раза?

7. Как изменится напряжение U ₁ на резисторе R ₁ в схеме на рис. 1. 10, если
напряжение на входе цепи уменьшить?

8. Каково внутренне сопротивление R _вн источника электроэнергии на рис. 1.22, если при токе нагрузки 5 А вольтметр показывает 48 В, а при токе 10 А – 46 В?

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: