آزمایش قوانین اهم و كیرشهف
هدف آزمایش: مطالعه قانون اهم ( ) دریك مدار ساده، رسم منحنی تغییرات V برحسب I برای یك مقاومت و بررسی قوانین كیرشهف در یك مدار مسدود.
وسایل آزمایش: برد اهم وكيرشهف، بلوكه مقاومت معلوم (3عدد)، پك كامل پرتهاي آزمايشگاهي uشکل، منبع تغذیه AC-DC واریابل ( ) (2عدد)، مولتيمتر دستي ديجيتال (2عدد).
تئوری آزمایش
طبق قانون اهم، اگر به دو سر یك رسانای الكتریكی (مثلاً یك سیم) اختلاف پتانسیل معینی برقرار شود (به طور مثال به دو قطب یك باتری وصل شود) از این رسانای جریان الكتریكی معینی میگذرد، به طوری كه رابطه (1) بین دو كمیت جریان (I) و ولتاژ (V) برقرار است.
(1)
در این رابطه كه به قانون اهم مشهور است R یعنی ضریب تناسب را مقاومت گویند كه به جنس و خصوصیات فیزیكی آن ارتباط پیدا كرده و برحسب ولت بر آمپر یا اهم سنجیده می شود. رابطه (1) نشان می دهد كه تغییرات V برحسب I خطی و مطابق شكل (1) می باشد.
شكل (1)
ضریب زاویه خط رسم شده یعنی همان مقاومت رسانا مورد آزمایش.
الف) قوانین كیرشهف: برای پیدا كردن شدت جریان و یا اختلاف پتانسیل در مدارهایی كه شاخه ها و شعبات زیادی دارند، میتوان از قوانین دوگانه كیرشهف كه به شرح زیر بیان می شود، استفاده كرد:
قانون گره: در هر نقطه از یك مدار الكتریكی مجموع جریانهایی كه به آن نقطه (گره) وارد می شوند برابر است با مجموع جریانهایی كه از آن نقطه خارج میشوند، به عبارت دیگر مجموع جبری جریانهایی كه به یك نقطه اتصال وارد می شوند مساوی صفر است.
(2)
قانون حلقه: درهر مدار بسته الكتریكی جمع جبری تمام اختلاف پتانسیل ها برابر صفر است.
(3)
درباره علامت جبری شدت جریان توضیح داده می شود كه طبق قرارداد جریانهایی كه به طرف یك نقطه اتصال جریان دارند مثبت و جریانهایی كه از آن نقطه دور می شوند منفی فرض می شود. بدین ترتیب در شكل (2) برای نقطه (A) خواهیم داشت:
شكل (2)
درمورد علامت جبری ولتاژها بدین ترتیب عمل می كنیم كه در یك حلقه بسته جهت دلخواهی برای جریان انتخاب و سپس از یك نقطه شروع كرده و مدار را دور می زنیم، اگرحركت درجهت جریان باشد افت ولتاژ (اختلاف پتانسیل) روی مقاومت ها مثبت خواهد بود. برای نیروهای محركه (باتری) چنانچه جهت حركت روی نیروی محركه از منفی به مثبت باشد آن را مثبت و اگر از مثبت به منفی باشد آن را منفی فرض خواهیم كرد.
به شكل (3) توجه كنید.
شكل (3)
برای حلقه سمت چپ، حركت در جهت عقربه های ساعت و همین طور برای حلقه سمت راست حركت در جهت عقربه های ساعت:
روش آزمایش
الف) قانون اهم
1) مدار شكل (4) را ببندید.
شكل (4)
2) كلید مدار را وصل كرده و ولتاژهای مختلفی به دوسر مقاومت برقرار كنید به ازای هر ولتاژ جریانی را كه آمپرمتر نشان می دهد خوانده و در جدول (1) یادداشت كنید.
V
I
R
جدول (1)
3) برای هراندازه گیری مقاومت مجهول را بدست آورید( )
4) با استفاده از جدول(1) منحنی تغییرات V برحسب I راروی كاغذ میلیمتری رسم كنید.
5) با استفاده از نمودار بدست آمده نیز R را محاسبه كنید.
ب) قانون كیر شهف
1) مداری مطابق شكل (5) ببندید:
شكل (5)
2) كلید K را بسته و آمپرمتر را به ترتیب در نقاط Cو Bو A قرار داده، جریان های بدست آمده را یادداشت كنید.
3) رابطه را برای جواب های بدست آمده تحقیق كنید.
4) با استفاده از ولتمتر، اختلاف پتانسیل دو سر هر یك از مقاومت ها و باتری ها را خوانده و یادداشت كنید.
5) از روی جواب های بدست آمده قانون دوم كیرشهف را تحقیق كنید.