180 1ος νόμος του kirchhoff, ( πειραματικά )

180 – 1ος νόμος του Kirchhoff, ( πειραματικά ).

Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2014 - 2015 Γενικού Λυκείου Νυδριού Λευκάδος

Σε αυτό το πείραμα, θα κατασκευάσουμε ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα, με πηγή συνεχούς ρεύματος, αντιστάσεις και πολύμετρα, για να δείξουμε πειραματικά τον 1ο νόμο του Kirchhoff …

Με το εκπαιδευτικό πρόγραμμα « Φυσική ΙΙ », δείξαμε τον 1ο νόμο του Kirchhoff …

… με τον υπολογισμό των τιμών των ρευμάτων, μέσα από το πρόγραμμα.

R2 = 4.7 Ω

Ι1 = 1.11 Α

R1 = 4.7 Ω

Ιεισ = 2.22 Α

Ιεξ= 2.22 Α

V = 5.2 volt

τάση V = 5.2 volt αντιστάσεις R1 = R2 = 4.7 Ω Ρεύματα Ιεισ= Ιεξ = 2.22 Α Ι1 = 1.11 Α

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 R2 = 4.7 Ω

Ι1 = 1.11 Α

Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

R1 = 4.7 Ω

Ιεξ= 2.22 Α

Ιεισ = 2.22 Α V = 5.2 volt

Θα χρειαστούμε μια πηγή συνεχούς ρεύματος, δύο αντιστάσεις, R2 = R1 = 47 Ω …

τάση V

R1 = 47 Ω

R2 = 47 Ω

… και μερικά πολύμετρα.

Το ένα πολύμετρο, το ρυθμίζουμε ως βολτόμετρο, στην κλίμακα μέτρησης των 20 Volt…

… και τα άλλα τρία πολύμετρα, τα ρυθμίζουμε ως αμπερόμετρα …

… όπως φαίνεται εδώ, στην κλίμακα μέτρησης των 20 Ampere.

Τοποθετούμε τις δύο αντιστάσεις, R2 και R1, σε τέτοια θέση, μπροστά από την πηγή …

Η πηγή συνεχούς ρεύματος παραμένει κλειστή.

… ώστε να έχουμε χώρο, για να συνδέσουμε τα πολύμετρα στο ηλεκτρικό κύκλωμα, όπως εδώ, που συνδέουμε το 1ο αμπερόμετρο σε σειρά με την 1η αντίσταση …

Η πηγή συνεχούς ρεύματος παραμένει κλειστή.

… και το 2ο αμπερόμετρο που συνδέουμε σε σειρά με την 2η αντίσταση. Η πηγή συνεχούς ρεύματος παραμένει κλειστή.

Συνδέουμε το 3ο αμπερόμετρο σε σειρά με την 2η αντίσταση και την πηγή συνεχούς ρεύματος … Η πηγή συνεχούς ρεύματος παραμένει κλειστή.

… και γεφυρώνουμε τις δύο αντιστάσεις, σε παράλληλη σύνδεση, κλείνοντας το κύκλωμα. Η πηγή συνεχούς ρεύματος παραμένει κλειστή.

Συνδέουμε το 4ο πολύμετρο, βολτόμετρο, παράλληλα με την πηγή του συνεχούς ρεύματος, για να έχουμε ακριβή ένδειξη της τιμής της τάσης της πηγής …

… και έχοντας ολοκληρώσει το ηλεκτρικό μας κύκλωμα, …

V

… ανοίγουμε την πηγή, χωρίς να ανοίξουμε την τάση.

Ιεξ

Ιεισ Ι1

V

Ιεξ

Ρυθμίζουμε την τάση της πηγής στα 5 Volt περίπου …

… και παρατηρούμε τις τιμές των ρευμάτων επαληθεύοντας πειραματικά τον 1ο νόμο του Kirchhoff.

Ιεισ Ι1

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

τάση V = 5.2 volt αντιστάσεις R1 = R2 = 47 Ω Ρεύματα Ιεισ≈ Ιεξ ≈ 0.22 Α Ι1 = 0.11 Α

V

Ιεξ

Ρυθμίζοντας την τάση της πηγής στα 10 Volt περίπου …

… παρατηρούμε πάλι τις τιμές των ρευμάτων και διαπιστώνουμε την σχέση που έχουν μεταξύ τους.

Ιεισ Ι1

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

τάση V = 10.01 volt αντιστάσεις R1 = R2 = 47 Ω Ρεύματα Ιεισ= Ιεξ = 0.42 Α Ι1 = 0.21 Α

V

Ρυθμίζουμε την τάση της πηγής στα 15 Volt περίπου …

… και παρατηρούμε τις τιμές των ρευμάτων. Ιεξ

Ιεισ Ι1

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

τάση V = 15 volt αντιστάσεις R1 = R2 = 47 Ω Ρεύματα Ιεισ ≈ Ιεξ ≈ 0.66 Α Ι1 = 0.33 Α

V

Ιεξ

Τέλος, ρυθμίζουμε την τάση της πηγής στα 20 Volt περίπου …

… και βλέπουμε ότι οι τιμές των ρευμάτων επαληθεύουν πειραματικά τον 1ο νόμο του Kirchhoff.

Ιεισ Ι1

Ιεισ= Ι1 + Ι2 = 2 Ι1 Ι1=Ιεισ / 2 Ι1 = Ι2 επειδή R1=R2

τάση V ≈ 20 volt αντιστάσεις R1 = R2 = 47 Ω Ρεύματα Ιεισ ≈ Ιεξ ≈ 0.90 Α Ι1 = 0.45 Α

Τέλος του πειράματος …