Rezystory szeregowe i równoległe

1. Praktyka w generowaniu i pomiarze prądu, napięcia i rezystancji

1. Uzyskaj źródło prądu, źródło napięcia i dwa multimetry, które mogą mierzyć napięcie, prąd i rezystancję.
2. Zaopatrz się w dwa rezystory 100-Ω i dwa rezystory 10-Ω.
3. Uzyskaj płytkę stykową, która jest wygodną platformą do łączenia i organizowania różnych elementów obwodów. Płytka stykowa posiada wiele grup pinów. Piny każdej grupy są połączone ze sobą z tyłu płytki, a przewody podłączone do tej samej grupy są ze sobą zwarte. Przewód podłączony do tej samej grupy pinów co zacisk elementu obwodu jest podłączony do tego zacisku. Różne zaciski elementu obwodu, który nie jest przeznaczony do zwarcia, powinny być podłączone do różnych grup pinów. W dalszej części działania polegającego na połączeniu dwóch zacisków polega na podłączeniu ich do tej samej grupy pinów (na rysunkach charakterystyczne węzły oznaczone "a", "b" i "c" reprezentują charakterystyczne grupy pinów na płytce stykowej). Odbywa się to pod warunkiem, że takie zaciski są wykonane z przewodów, które można wygodnie włożyć do otworu na szpilkę. W przeciwnym razie możliwe jest użycie kabli, wtyczek bananowych i zacisków do wykonania połączeń elektrycznych (na przykład od terminala na instrumencie do odsłoniętej nóżki stykowej na płytce stykowej).
4. Podłącz zacisk wyjściowy źródła prądu do jednego zacisku rezystora 100-Ω, a następnie podłącz drugi zacisk rezystora z powrotem do drugiego zacisku źródła prądu.
5. Generuj prąd 1 mA przez rezystor.
6. Wybierz tryb pomiaru napięcia lub woltomierza multimetru i podłącz dwa zaciski multimetru do dwóch zacisków rezystora. Zmierz spadek napięcia na rezystorze.
7. Odczyt dodatni oznacza, że potencjał na dodatnim zacisku multimetru jest wyższy niż na ujemnym zacisku. Użyj odczytu napięcia, aby zweryfikować zależność prawa Ohma (Rysunek 3).
8. Następnie podłącz jeden zacisk źródła napięcia do jednego zacisku rezystora i podłącz drugi zacisk rezystora z powrotem do drugiego zacisku źródła napięcia. Wytworzyć napięcie 10 V na rezystorze 100-Ω.
9. Użyj multimetru w trybie pomiaru prądu lub amperomierza i połącz sondy szeregowo z rezystorem. Zmierz prąd przepływający przez rezystor.
   1. Odczyt dodatni oznacza, że prąd elektryczny przepływa z dodatniego zacisku multimetru do ujemnego zacisku. Następnie zweryfikuj prawo Ohma (Rysunek 4).
   2. Należy pamiętać, że multimetr musi być połączony szeregowo z rezystorem, aby mierzyć jego prąd (amperomierz), ale musi być równoległy do rezystora, aby mierzyć spadek napięcia (woltomierz). W tych pomiarach załóżmy, że "wewnętrzna" rezystancja amperomierza jest bardzo mała, ale rezystancja woltomierza jest bardzo duża. Jeśli nie jest to rygorystycznie prawdziwe, prąd lub napięcie mierzone przez miernik będzie się różnić od wartości przed podłączeniem licznika.
10. Na koniec zmierz bezpośrednio rezystancję za pomocą multimetru (Rysunek 5), wybierając tryb pomiaru rezystancji. Połącz dwa zaciski miernika z dwoma zaciskami rezystora i odczytaj rezystancję. Upewnij się, że rezystancja ma sens na podstawie poprzednich pomiarów prądu i napięcia.

Rysunek 3: Schemat obwodu źródła prądu przez rezystor R i pomiaru napięcia.

Rysunek 4: Schemat obwodu źródła napięcia na rezystorze R i pomiaru prądu.

Rysunek 5: Podłączenie multimetru do pomiaru rezystancji rezystora.

2. Rezystory połączone szeregowo

1. Podłącz szeregowo dwa rezystory 100-Ω (patrz Rysunek 1). Na płytce stykowej oznacza to podłączenie dwóch końców pierwszego rezystora do dwóch różnych grup pinów (nie zwartych), powiedzmy grupy a i b, oraz podłączenie dwóch końców drugiego rezystora do grup pinów b i c (c to kolejna grupa pinów, która nie jest zwarta do a i b).
   1. Podłącz wspólny prąd 10 mA przez oba rezystory za pomocą źródła prądu, jak opisano w kroku 1.4.
   2. Za pomocą multimetru w trybie woltomierza zmierz spadek napięcia na każdym rezystorze. Następnie potwierdź wartości rezystancji R₁ i R₂ za pomocą prawa Ohma.
   3. Teraz użyj woltomierza, aby zmierzyć napięcie V w całej kombinacji szeregowej (między punktami a i c w Rysunek 1) i uzyskaj całkowitą rezystancję szeregową.
   4. Wprowadź zmierzone wartości rezystancji, jak pokazano w Tabela 1.
   5. Odłącz źródła zasilania i mierniki, a następnie użyj źródła napięcia, aby zapewnić łącznie 10 V na obu rezystorach (między punktami a i c).
   6. Użyj multimetru w trybie amperomierza, aby zmierzyć prąd (I₁) wchodzący R₁, a prąd (I₂) wprowadzający R₂.
   7. Sprawdź, czy I₁ jest równe I₂ (lub w przybliżeniu równe; każda niewielka różnica może wynikać z nieco innych konfiguracji, w tym rezystancji przewodów, które nieznacznie się zmieniły).
2. Powtórz procedurę opisaną w kroku 2.1 dla dwóch 10-Ω rezystorów połączonych szeregowo i zmierz rezystancję przewodu za pomocą multimetru.
3. Powtórz procedurę opisaną w kroku 2.1 dla jednego rezystora 100-Ω połączonego szeregowo z jednym rezystorem 10-Ω i powtórz pomiary rezystancji.

3. Rezystory równolegle

1. Podłącz równolegle dwa rezystory 100-Ω (patrz Rysunek 2). Na płytce stykowej podłącz dwa końce każdego rezystora do dwóch grup pinów, powiedzmy a i b.
   1. Źródło wspólnego spadku napięcia V = 10 V za pomocą źródła napięcia.
   2. Użyj multimetru, aby zmierzyć prąd I₁, wpisując R₁, potwierdzając w ten sposób, że R₁ = V/I₁. Następnie zmierz I₂ wpisując R₂, potwierdzając w ten sposób, że R₂ = V/I₂.
   3. Teraz umieść amperomierz przed kombinacją równoległą (przed punktem a na Rysunek 2) i uzyskaj całkowitą rezystancję szeregową R = V/I.
2. Powtórz powyższe czynności w kroku 3.1 dla dwóch rezystorów 10-Ω równolegle i ponownie dla jednego rezystora 100-Ω równolegle z jednym rezystorem 10-Ω.

4. Diody LED połączone szeregowo i równolegle

1. Zaopatrz się w dwa małe źródła światła LED, które mogą być traktowane jako dwa rezystory.
2. Podłącz źródło 1 V do zasilania 1 diody LED (podobne połączenie jak w kroku 1.5) i obserwuj jego jasność.
3. Teraz podłącz dwie diody LED równolegle między źródłem 1 V (podobne połączenie jak w kroku 3.1) i obserwuj ich jasność.
4. Teraz połącz dwie diody LED szeregowo i między źródłem 1 V (podobne połączenie jak w kroku 2.1.5) i ponownie obserwuj ich jasność.