Основные теоретические положения.
Лабораторная работа № 1
Исследование цепи постоянного тока
Цель работы.
Изучение основных законов и соотношений в электрических цепях постоянного тока.
Описание лабораторного стенда. Приборы и оборудование.
Для выполнения работы на стенде имеются:
- на панели источников питания — регулируемый источник постоянного напряжения 0 – 220 В;
- на лицевой части стенда (панель «линейные и нелинейные цепи») — два резистора R=100 Ом, P=50 Вт;
- реостат с переменным сопротивлением R = 0 ÷ 150 Ом;
- три амперметра с диапазоном измерения тока 0 ÷ 1 А;
- электронный вольтметр В7-38, настроенный на измерение постоянного напряжения.
Домашнее задание.
1. Ознакомьтесь со следующими вопросами раздела «Цепи постоянного тока»: основные элементы цепей, их изображение в электрических схемах; последовательное, параллельное и смешанное соединение элементов в электрических схемах, расчет эквивалентного сопротивления; законы Ома и Кирхгофа; баланс мощности.
2. Начертите схему рис. 1.1.
3. Подготовьте таблицу 1.1 для записи результатов измерений и расчетов.
|
| Рис 1.1. Исследуемая электрическая цепь постоянного тока |
4. Напишите формулы для расчета сопротивлений R1, R2, R3, R23 — (эквивалентное сопротивление участка цепи 23), Rобщ — (общее сопротивление всей цепи) по результатам измерений.
5. Определите число уравнений по 1-му и 2-му законам Кирхгофа, необходимое для расчета токов цепи.
|
|
|
6. Напишите уравнения по 1-му и 2-му законам Кирхгофа для цепи рис.1.1.
7. Напишите уравнение баланса мощности цепи рис. 1.1.
8. Ответьте письменно на контрольные вопросы, раздел 5.
Таблица 1.1
| Результаты измерений | Результаты расчетов | ||||||||||||||
| № п/п | U | U1 | U23 | I1 | I2 | I3 | R1 | R2 | R3 | R23 | R общ | U | I1 | Pист | Pпр |
| В | А | Ом | В | А | Вт | ||||||||||
| 1 | 45.4 | 28.48 | 17.08 | 0.3 | 0.16 | 0.15 | |||||||||
| 2 | 45.3 | 30.68 | 14.7 | 0.29 | 0.14 | 0.2 | |||||||||
| 3 | 45.4 | 33.91 | 11.45 | 0.34 | 0.11 | 0.26 | |||||||||
| 4 | 45.03 | 35.64 | 9.63 | 0.35 | 0.05 | 0.3 | |||||||||
| 5 | 45.08 | 39.45 | 5.35 | 0.39 | 0.01 | 0.39 | |||||||||
Лабораторное задание и методические указания по проведению работы.
1. Ознакомьтесь со стендом лабораторной установки и оборудованием, которое будет использовано при выполнении данной лабораторной работы.
2. Соберите схему рис. 1.1. В качестве нагрузки используйте два резистора по 100 Ом и реостат сопротивлением 150 Ом, расположенные на панели «Линейные и нелинейные цепи». При сборке узла 2 целесообразно воспользоваться «общей точкой – размножителем», расположенной в левой нижней части той же панели. После проверки преподавателем правильности собранной схемы:
|
|
|
- подключите электронный вольтметр В7-38, настроенный на работу в цепях постоянного тока, к клеммам «+» «–» источника постоянного напряжения 0 – 220 В, расположенного на панели источников питания;
- включите стенд;
- вращая ручку ЛАТРа, установите на входе схемы напряжение U в пределах 40 – 60 В (по указанию преподавателя). Запишите это значение в соответствующую графу первой строки табл. 1.1;
- установите минимальную величину сопротивления R 3. Для этого поверните ручку потенциометра R 3 до упора по часовой стрелке.
- произведите все необходимые измерения. Для измерения напряжений U, U1, U23 используйте электронный вольтметр. Измеряя напряжения, подключайте вольтметр параллельно соответствующим участкам цепи. Результаты измерений внесите в табл. 1.1;
- изменяя величину сопротивления R 3 от нуля до максимального значения, произведите 5 измерений. Результаты измерений внесите в табл. 1.1;
- отключите стенд;
- отсоедините провод, идущий от клеммы «+» источника постоянного напряжения к амперметру pA 1. Вновь подключите электронный вольтметр к клеммам «+», «–» источника постоянного напряжения;
|
|
|
- включите стенд. Измерьте величину E;
- отключите стенд.
3. Пользуясь уравнениями, составленными в п. 2, 4, 5 раздела «домашнее задание», произведите расчеты. Результаты запишите в табл. 1.1.
4. Постройте внешнюю характеристику источника питания U = f ( I 1 ). Рассчитайте величину его внутреннего сопротивления.
Основные теоретические положения.
Элементы электрических цепей могут быть соединены последовательно, параллельно и смешанно. При последовательном соединении по всем элементам цепи проходит один и тот же ток. Эквивалентное (общее) сопротивление цепи рассчитывается как сумма сопротивлений всех элементов цепи:
При параллельном соединении все ветви находятся под одним и тем же напряжением. Ток каждой i-ой ветви определяется по закону Ома:
Эквивалентное (общее) сопротивление цепи рассчитывается как величина, обратная сумме проводимостей отдельных ветвей:
Общее сопротивление цепи 
.
При соединении двух параллельных ветвей с сопротивлениями R1 и R2 общее сопротивление параллельного участка может быть определено по формуле:
|
|
|
Расчет цепей постоянного тока осуществляется с помощью трех законов: закона Ома и двух законов Кирхгофа.
Закон Ома — ток I участка цепи прямо пропорционален напряжению U участка и обратно пропорционален сопротивлению R этого участка:
(1.1)
Законы Кирхгофа:
1-ый закон Кирхгофа — алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:
2-ой закон Кирхгофа — алгебраическая сумма падений напряжений в замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС этого контура:
Число уравнений, которое надо составить для цепи, равно числу ветвей цепи (Nв). Число уравнений по 1-му закону Кирхгофа равно числу узлов (Nу) минус единица (Nу−1). Число уравнений по 2-му закону Кирхгофа равно:
Nв − (Nу − 1).
Баланс мощности — это равенство мощности источников энергии цепи ( 
) и приемников той же цепи ( 
), составленное на основании закона сохранения энергии: P ист = P пр.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!