Лабораторная работа на тему «Знакомство с электрической цепью и ее элементами, правилами измерений электрического тока, напряжения и сопротивления, погрешностями измерений»

Задание 1. Изучить используемые в лаборатории приборы для измерения тока, напряжения и сопротивления, их возможности и инструментальные погрешности измерений.

В отчете по лабораторной работе отразить результаты изучения измерительных приборов и их возможностей.

Задание 2. Исследование неразветвленной цепи постоянного тока.

2.1. В соответствии со схемой (рис. 4) на лабораторном стенде или в среде САПРсобрать электрическую цепь и провести измерение напряжений Е₁, u_R1, u_R2 и u_R3 и токов i₁, i₂.

Измерение напряжений провести с помощью цифрового вольтметра и цифрового амперметра.

Полученные значения результатов по п. 2 подготовительного задания и п.

2.1 занести в табл. 3 и привести в отчете.

Таблица 3

Сравнить полученные результаты измерения токов и напряжений, полученные с помощью цифрового вольтметра и приборов типа М4202 с расчетными значениями (по п. 2) и сделать вывод о погрешностях измерений используемых приборов.

Задание 3. Исследование разветвленной цепи постоянного тока.

• В соответствии со схемой (рис. 5) на лабораторном стенде или в среде САПР,собрать электрическую цепь и провести измерение напряжений u_R1, u_R23 и токов i1, i_R2, i_R3.

Измерение напряжений провести с помощью цифрового вольтметра и цифрового амперметра.

Полученные значения результатов по п. 3 подготовительного задания и п.

3.1 занести в табл. 4 отчета по лабораторной работе. Значения абсолютных D и относительных d погрешностей результатов в таблицу занести после выполнения задания 4.

Таблица 4

Задание 4. Определение погрешностей измерений.

Используя полученные значения результатов (табл. 4), определить абсолютную D и относительную d погрешности измерений напряжений Е₁, u_R2 и u_R23.

Для этого необходимо воспользоваться выражениями:

D u = ½u_ист — u_изм½;    d u =

Du ,

uист

где u_ист – истинное значение, за которое необходимо принять значение, измеренное цифровым вольтметром; u_изм – значение результата измерения, полученное с помощью прибора М42102.

Сравнить полученные относительные погрешности результатов при измерении напряжений E₁, u_R2 и u_R23 и объяснить причину их несоответствия (соответствия). В случае несоответствия значений результатов сделать вывод о причинах несоответствия.

Записать в отчете значения напряжений E₁, u_R2 и u_R23 с учетом абсолютных погрешностей в стандартной форме (10).

Задание 5. Проверка выполнения закона Ома для участка однородной цепи, первого и второго законов Кирхгофа.

• Провести сопоставление значений (проверку равенства) тока i₁, рассчитываемого по результатам измерений (табл. 3) в виде выражения: i₁ =

uR1 = uR 2 = uR 3 .

R1          R 2          R3

По результатам сопоставления сделать вывод о справедливости закона Ома для участка однородной цепи (значения напряжений взять по результатам измерений цифровым вольтметром).

• Проверить выполнение первого закона Кирхгофа, сравнивая значения токов, втекающих в узел (рис. 5) и вытекающих из него:

i_R2 + i_R3 – i₁ = 0.

Значения токов взять из табл. 4.

• Путем сравнения измеренных с помощью цифрового вольтметра значений напряжений E1, u_R1, u_R2, u_R3 (табл. 3) проверить выполнение второго закона Кирхгофа:

E₁-u_R2 — u_R23= 0.

По результатам сравнений значений, проведенных в п. 5.1 — 5.3 сделать выводы:

о выполнении закона Ома для участка однородной цепи; о справедливости первого и второго законов Кирхгофа.

Все проведенные вычисления с пояснениями и значениями полученных величин занести в отчет по проведенной работе и сделать выводы, поясняющие полученные результаты.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется   электрической   цепью   и   ее   элементами,   схемой электрической цепи? Какие элементы электрической цепи Вы знаете?
2. Охарактеризуйте понятия: узел, ветвь, контур, направление обхода контура.
3. Какие электрические цепи называются одно- и многоконтурными, неразветвленными и разветвленными?
4. Дайте определение электрического тока. Какой ток называется постоянным, переменным и пульсирующим? Какое направление принимают за направление электрического тока?
5. Какие понятия определяет сопротивление электрической цепи? Что понимают под сопротивлением как элементом электрической цепи?
6. Охарактеризуйте законы Ома для участков однородной и неоднородной цепи.
7. Дайте определения первому и второму законам Кирхгофа. Какой баланс они устанавливают?
8. Расскажите про правила измерения напряжения и тока, отсчет значений результатов.
9. Что вы знаете про погрешности измерений?
10. Нарисуйте схему вольтметра, амперметра и омметра и поясните их работу.
11. Как рассчитать сопротивление ограничительного резистора и шунта для построения вольтметра и амперметра на основе микроамперметра?
12. Расскажите про   влияние   на   результаты   измерений   внутреннегосопротивления вольтметра и амперметра.
13. Как правильно провести округление результатов и погрешностей и представить результаты в стандартной форме?
14. Охарактеризуйте измерительные    приборы,    использованные    в лабораторной работе.
15. Поясните полученные в работе результаты и сделанные выводы.