Potensiaali- ja voolujaotuse määramine alalisvoolu ahelas. (0)

ALALISVOOLUAHEL .
1.Töö eesmärk.
Potensiaali- ja voolujaotuse määramine alalisvoolu ahelas.
2.Töö vahendid.
Alalisvooluahela stend, milliampermeeter ,voltmeeter.
3.Töö teoreetilised alused.
Juhis voolu tekkimine ja selle säilitamise tingimuste kindlakstegemiseks vaatleme kahte
vastasmärgilist laetud juhti 1 ja 2 potensiaalidega ja ( joonis 1 ).Nende ühendamisel
juhiga 3 hakkavad elektronid välja mōjul liikuma juhilt 2 juhile 1. Juhis 3 tekib elektrivool .
Laengute ülekandmise tulemusena potensiaalid ühtlustuvad,väljatugevus juhis 3 muutub nulliks ja vool lakkab.
Joonis 1.
Voolu säilitamiseks oleks vaja erimärgilised laengud jälle üksteisest uuesti eraldada, s.t.hoida
juhi 3 otstel püsivat potensiaalide vahet.Selleks tuleb luua ahela selline osa,kus laengute liikumine
toimub elektrostaatilise välja jōudude vastu. Sellesuunaline liikumine on ilmselt vōimalik ainult
kōrvaljōudude toimel.
Laengute ümberpaigutamisel teevad kōrvaljōud tööd A .Suurust,mis on vōrdne positiivse
ühiklaengu kohta tuleva kōrvaljōudude tööga,nimetatakse elektromotoorjōuks (emj.).
Emj. dimensioon langeb kokku potensiaali dimensiooniga, mistōttu neid mōōdetakse samades
ühikutes.
Elektrostaatiliste ja kōrvaljōudude poolt tehtav töö ahela mingil osal 1-2 avaldub:
Suurust,mis on vōrdne elektrostaatiliste ja kōrvaljōudude
poolt positiivse ühiklaengu ümberpaigutamisel tehtud tööga nimetatakse
pingeks ehk pingelanguks antud ahelaosal 1-2 .
Suletud ahelas on elektrostaatiliste jōudude töö vōrdne nulliga,seega
Vastavalt Ohmi seadusele on voolutugevus I ahela hargnemata osas vōrdeline pingega U12 ja
pöördvōrdeline takistusega R12
Kui ahelaosa ei sisalda vooluallikaid,siis
s.t. pinge ühtib potensiaalide vahega.
Avatud vooluahela korral vool ahelas puudub ja U = 0.
Millest
Voolutugevuse mōōtmiseks ahelas kasutatakse ampermeetrit,mis ühendatakse ahelasse järjestikku.
Ampermeetri sisetakistus peab olema väike,vōrreldes ahela takistusega.
4.Töö käik.
1. Paluge juhendajalt tööülesanne ja joonistage stendi vooluahela skeem (toodud laual olevas
töö juhendis).Joonis on teie vormistatud protokolli osaks.
2. Ühendage voltmeetri "-" klemm ahela etteantud alguspunkti.
Edasisel mōōtmisel ahela mōōdetava punkti ühendamisel voltmeetri "+" klemmiga
vastab voltmeetri positiivne näit selle punkti potensiaali tōusu alguspunkti suhtes,negatiivne
näit aga potensiaali langust.
3. Avatud vooluahela korral mōōtke ahela kōigi punktide potensiaalid alguspunkti
potensiaali suhtes ( Tulemused kandke tabelisse 1, arvestades näidu märki.
4. Sulgege vooluahel ja korrake punktis 3 kirjeldatud mōōtmised.
Mōōtke voolutugevus ahelas.
Tulemused tabelis 1.
5. Arvutage ahela kōigi punktide potensiaalid
avatud ja suletud vooluahela
puhul.
Tulemused tabelis 1.
6. Arvutage naaberpunktide potensiaalide vahed ( ) avatud ja suletud ahela
korral.Leidke emj. .
Tulemused tabelis 2.
TÖÖ KÄIK
Tabel 1.
Ahela punktide potensiaalide mõõtmine.
Ahela punkti nr.n
Avatud ahel
Suletud ahel
2
0
0
0
0
3
-7,92
-7,92
-7,93
-7,93
4
-7,29
-7,29
+1,06
+1,06
5
-7,92
0
+1,31
+1,31
6
-7,92
0
+6,16
+6,16
7
+6,17
+6,16
+6,16
+6,16
8
0
0
0
0
9
0
0
0
0
Tabel 2.
Ahela parameetrite arvutamine.
Ahela
osa
( V )
( )
Avatud ahel
Suletud ahel
2-3
-7,92
-7,93
Esimene +7,92
3-4
0
8,99
49,94
4-5
0
0,25
5-6
0
4,85
0,45
0,225
6-7
14,09
0
7-8
-6,17
-6,16
Teine 6,16
8-9
0
0
Arvutuskäik avatud ahel:
Ahel 2-3 : -7,92-0= -7,92V
Ahel 3-4: -7,92-(-7,92)= 0V
Ahel 4-5: -7,92-(-7,92)= 0V
Ahel 5-6: -7,92-(-7,92)= 0V
Ahel 6-7: 6,17-(-7,92)= 14,09V
Ahel 7-8: 0-6,17= -6,17V
Ahel 8-9: 0-0= 0V
Arvutuskäik suletud ahel:
Ahel 2-3 : -7,93-0= -7,93V
Ahel 3-4: 1,06-(-7,93)= 8,99V
Ahel 4-5: 1,31-1,06= 0,25V
Ahel 5-6: 6,16-1,31= 4,85V
Ahel 6-7: 6,16-6,16= 0V
Ahel 7-8: 0-6,16= -6,16V
Ahel 8-9: 0-0= 0V
7.Takistuste arvutamine (3):
R2 3-4ahel 8,99/0,18= 49,94Ω
R4 R5 5-6ahel :
R4=2R5
Ω
8.Voolutugevused ahela hargnenud osades.
I4, I5=?
I=U/R
I4+I5= 0,18A
I4=U/R4
I5=U/R5
Järeldus: Alalisvooluahel on 0,18A ja takistusteks tulid R2=49,94 Ω, R4=0,45 Ω ning R5=0,225 Ω.