Первый закон Кирхгофа на последовательном узле (I₁ = I₂)
На фиксированной последовательной ветви R₁–R₂ течёт один ток контура. Снимите зашумлённые показания амперметров I₁ и I₂ при нескольких напряжениях источника; линейная аппроксимация I₂(I₁) должна дать единичный наклон — УЗТ в промежуточном узле.
Цель работы
Проверить, что в последовательной ветви ток, входящий в узел, равен току, выходящему из него (УЗТ): ожидается I₁ = I₂ в пределах погрешности, т.е. наклон графика I₂(I₁) ≈ 1.
Оборудование
- Идеальный источник постоянного напряжения
- Резисторы R₁ = 220 Ом, R₂ = 330 Ом (фикс.)
- Два амперметра последовательно (модель)
- Общая земля
Теория
В установившемся режиме постоянного тока первый закон Кирхгофа (УЗТ): алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Для простого последовательного соединения двух резисторов между двумя узлами ток контура один и тот же по всей ветви, поэтому показания двух последовательно включённых амперметров должны совпадать (с учётом погрешности приборов).
Ход работы
- На скамье фиксированная последовательная пара R₁ = 220 Ом и R₂ = 330 Ом между идеальным источником и землёй (как режим «только последовательно» в похожем симуляторе).
- Задайте напряжение источника V ползунком (несколько значений примерно 5–22 В).
- Нажмите «Записать измерение» — в таблицу попадут (V, I₁, I₂) с небольшим независимым шумом амперметров.
- Повторите не менее чем для 6 разных напряжений, равномерно по диапазону.
- Проверьте линейную аппроксимацию I₂(I₁): наклон должен быть близок к 1 (УЗТ), отрезок — близок к 0.
- Сравните наклон с идеальным значением 1 и сформулируйте вывод.
Эксперимент
Вывод
Наклон аппроксимации согласуется с единицей в пределах допуска, что подтверждает УЗТ для этой последовательной ветви. Остаточное расхождение связано с независимым шумом амперметров и конечным числом точек.