P3.2.3 Prawa Kirchhoffa – Leybold

Prawa Kirchhoff’a mają podstawowe znaczenie w obliczaniu prądów i napięć komponentów w gałęziach obwodu. Tak zwana “zasada węzła” stwierdzam że suma wszystkich prądów wpływających do danego punktu węzłowego jest równa sumie wszystkich prądów wypływających z tego węzła. 

“Zasada oczkowa” stwierdza, że w zamkniętej ścieżce suma wszystkich napięć w pętli w dowolnym kierunku przepływu jest równa zero. Prawa Kirchhoff’a są używane do wyprowadzenia układu równań liniowych, które mogą być rozwiązane dla nieznanych składników prądu i napięcia.

Doświadczenie P3.2.3.1 bada zasadność praw Kirchhoff’a w obwodach z rezystorami połączonymi równolegle i szeregowo. 

 

W doświadczeniu P3.2.3.2, użyty jest potencjometr jako dzielnik napięcia w celu pobrania niższej składowej napięcia U1 z napięcia U.

U jest obecne na całkowitej rezystancji potencjometru. W stanie jałowym, bezprądowym, składowa napięcia może być pobrana ze zmiennej rezystancji R1. Zależność pomiędzy U1 i R1 przy obciążonym potencjometrze nie jest już liniowa.

 

Doświadczenie P3.2.3.3 bada zasadę działania mostka Wheatstone, w którym “nieznana” rezystancja może być zmierzona poprzez porównanie ze “znaną” rezystancją.

 

 

We współczesnej praktyce pomiarowej prawie wyłączenie używany jest układ mostka opracowany w 1843 przez Ch. Wheatstone.

 

W doświadczeniu P3.2.3.4, napięcie U jest przyłożone do przewodu pomiarowego o długości 1 m o stałym przekroju. Końce przewodu są podłączone do nieznanego rezystora Rx i rezystora o zmiennej wartości R umieszczonego za nim, którego wartość jest dokładnie znana. Styk ślizgowy dzieli przewód pomiarowy na dwie części o długości s1 i s2.

Styk ślizgowy jest połączony do węzła pomiędzy Rx i R przez amperomierz wykorzystywany jako wskaźnik zera. 

 

Maksymalna dokładność jest osiągnięta korzystając z symetrycznego układu doświadczalnego, tj. gdy suwak na przewodzie pomiarowym jest ustawiony w pozycji środkowej, tak aby dwa odcinki s1 i s2 miały tą samą długość.