Параллельное включение приемников электрической энергии
Лабораторная работа 1
РАЗВЕТВЛЕННЫЕ И НЕРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ЦЕПИ
Цель работы: ознакомиться с правилами техники безопасности в лаборатории, порядком выполнения лабораторного практикума и защиты отчетов; изучить основные условные обозначения, контрольно-измерительные приборы, основные принципы монтажа электрических схем; исследовать одноконтурную электрическую цепь; экспериментально подтвердить законы Ома и второй закон Кирхгофа, баланс мощностей; построить потенциальную диаграмму для исследуемой цепи.
Краткие теоретические сведения
Последовательное включение приемников электрической энергии
Основными особенностями одноконтурной цепи (цепь с последовательным соединением элементов), представленной на схеме (рис.1), являются следующие положения:
- по всем элементам, включенным последовательно, протекает один и тот же ток;
- напряжения на участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям этих участков.
Рисунок 1 – Цепь с последовательным соединением элементов
Закон Кирхгофа для этой цепи
U = U1+ U2 + U3+...+ Un; (2.1)
или U= I·R1+ I·R2+ I·R3+...+ I·Rn = I·RЭ, (2.2)
где RЭ – эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов источника, R1, R2, R3, Rn – сопротивления цепи, Ом.
Схема замещения (простейшая эквивалентная цепь) представлена на рис. 2.
|
|
Рисунок 2 – Простейшая эквивалентная цепь
Здесь
RЭ= R1+ R2+ R3+…+ Rn ; (2.3)
I = . (2.4)
Потребляемая цепью мощность равна сумме мощностей, потребляемых отдельными элементами:
Р = Р1+Р2+Р3+…+Рn = I2R1+ I2R2+ I2R3+...+ I2·Rn =I2 Rэ =UI. (2.5)
Для наглядного представления распределения потенциалов в исследуемой цепи строят потенциальную диаграмму. Для этого, приняв потенциал одной точки за 0 (заземлив эту точку), определяют потенциалы всех остальных точек и наносят их на график. При этом необходимо помнить, что ток во внешней цепи всегда направлен от более высокого потенциала к более низкому, и стрелка в обозначении ЭДС направлена к высокому потенциалу.
Рассмотрим построение потенциальной диаграммы для конкретной цепи (рис.3).
Рисунок 3 – Последовательное соединение элементов при построении потенциальной диаграммы
Пусть Е = 100 В, R1 = 15 Ом, R2 = 25 Ом, R3 = 10 Ом, I=2А.
Заземлим точку К, что не влияет на токораспределение в цепи, так как при этом не образуется новых контуров.
Значит, φк = 0.
Тогда φа = φк + Е = 0 + Е = 100 В;
φб = φа – I·R1 = 100 – 2·15 = 70 В;
|
|
φв = φб – I·R2 = 70 – 50 = 20 В;
φк = φв – I·R3 = 20 – 2·10 = 0 В.
Потенциальная диаграмма может быть представлена в двух вариантах (рис. 4, 5):
а) По горизонтальной оси откладывают величины сопротивлений контура с указанием соответствующих потенциалов в начале и конце сопротивления, при этом на диаграмме видна величина падения напряжения на каждом сопротивлении.
Рисунок 4 – Построение потенциальной диаграммы
б) Схема контура разрывается в точке заземления и вытягивается в линию. Напротив каждого элемента отмечается изменение потенциала (см. рис 5).
Рисунок 5 – Построение потенциальной диаграммы
Параллельное включение приемников электрической энергии
При параллельном включении приемников (схема электрической цепи – на рис. 6) напряжение на зажимах всех приемников одинаково.
Рисунок 6 – Параллельное включение приемников постоянного тока
По первому закону Кирхгофа для трех сопротивлений:
I = I1+ I2+ I3 = = (2.6)
Эквивалентное сопротивление Rэ находится из выражения:
. (2.7)
|
|
Таким образом, для трех сопротивлений
. (2.8)
Для двух сопротивлений
(2.9)
Если все приемники одинаковы и имеют сопротивление R, то эквивалентное сопротивление
, (2.10)
где n – число приемников, включенных параллельно.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 239; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!