Лабораторная работа № 1. Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

 

1.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования цепей постоянного тока, используя законы Ома, Кирхгофа и метод наложения.

1.2 Подготовка к работе

1.2.1 Повторить раздел «Линейные электрические цепи постоянного тока».

1.2.2 Записать законы Ома и Кирхгофа соответственно для схем (рисунок 1.1, 1.2).

1.2.3 Каким образом экспериментально определить э.д.с. источника напряжения?

1.2.4 Как построить для схемы (рисунок 1.1) потенциальную диаграмму?

1.2.5 Как для схемы (рисунок 1.2) произвести расчёт токов методом наложения?

1.3 Порядок выполнения работы

1.3.1 Собрать цепь (рисунок 1.1), установить ЭДС Е1, Е2 согласно заданному варианту (таблица 1.1).

Таблица 1.1

№ варианта
Е1
Е2

 

Рисунок 1.1

 

1.3.2 Измерить ток, ЭДС источников Е1 и Е2 и напряжения на резисторах. Результаты занести в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

I= ; E1= ; E2= ;
Резистор R1 R2 R3 R3 R5 R6
Напряжения, В            
Сопротивления,Ом            
Проводимость, См            

1.3.3 Измерить потенциалы всех точек относительно одной, например j1=0. Результаты занести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

Потенциалы j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 j8
Теоретический расчёт                
Эксперимент                

 

1.3.4 Собрать цепь (рисунок1.2) .

1.3.5 Для проверки метода наложения измерить токи в ветвях при включении двух источников и при поочередно закороченных э.д.с. E1 и E2, (рисунок 1.3, 1.4) результаты занести в таблицу 1.4.

 

Таблица 1.4

Вид исследований   I1 I2 I3
Теоретический расчёт        
Эксперимент E1=0; Е2 0      
E2=0; Е1 0      
E1 0; E2 0      
Расчёт по экспериментальным данным        

 

Рисунок 1.2

Рисунок 1.3

Рисунок 1.4

 

1.4 Обработка результатов экспериментов

1.4.1 Для схемы (рисунок1.1) рассчитать ток по закону Ома, потенциалы всех точек, по результатам экспериментов рассчитать величины сопротивлений и их проводимости.

1.4.2 Для схемы (рисунок 1.1) построить потенциальную диаграмму по расчётным и экспериментальным данным и определить из нее ток в цепи.

1.4.3 Для схемы (рисунок 1.2) произвести теоретический и экспериментальный расчёт токов методом наложения.

1.4.4 Проверить соблюдение законов Кирхгофа для схемы (рисунок 1.2).

1.4.5 Сравнить результаты экспериментов и теоретических расчётов.

 

1.5 Методические указания

1.5.1 Расчет токов методом наложения состоит в следующем: ток в любой ветви можно рассчитать как алгебраическую сумму токов, вызываемых в ней каждым из источников ЭДС в отдельности. При расчете токов, вызванных каким-либо источником ЭДС, остальные источники ЭДС в схеме заменяются короткозамкнутыми участками.

 

Лабораторная работа № 2. Исследование линейной развлетвленной электрической цепи постоянного тока

 

Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования разветвленных цепей постоянного тока, используя методы контурных токов и узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора.

2.2 Подготовка к работе

2.2.1 Повторить раздел «Линейные электрические цепи постоянного тока».

2.2.2 Используя значения сопротивлений R1 R6 из лабораторной работы №1 (таблица 1.2) и значения ЭДС, согласно заданному варианту (таблица 2.1), рассчитать все токи методом контурных токов и узловых потенциалов, а также потенциалы узлов электрической цепи для схемы (рисунок 2.1). Результаты расчетов занести в таблицу 2.2

2.2.3 Определить один из токов IB методом эквивалентного генератора согласно заданному варианту (таблица 2.1). Результаты расчётов занести в таблицу 2.3.

Таблица 2.1

№ варианта
Е1,В
Е2,В
Ток, определяемый МЭГ I1 I2 I3 I4 I5 I6

 

2.3 Порядок выполнения работы

2.3.1 Собрать цепь по схеме (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1

 

2.3.2 Измерить и занести в таблицу 2.2 показания амперметров (значения токов ), показания вольтметров (значения потенциалов узлов ). При измерении потенциалов, потенциал одного из узлов (тот же, что и в расчете) принять равным 0.

Таблица 2.2

Вид исследования   j1 j2 j3 j4 I1 I2 I3 I4 I5 I6  
Теоретический расчёт МКТ                    
МУП                    
Экспериментальные исследования МКТ                    
МУП                    

 

2.3.3 Для определения тока методом эквивалентного генератора в ветви IВ измерить напряжение холостого хода Uxx на зажимах разомкнутой ветви и ток IВКЗ в этой ветви при её коротком замыкании. Результаты занести в таблицу 23.

Таблица2.3

Вид исследования Uxx, В IВКЗ, А Rэг, Ом Еэг, В IВ, А
Теоретический расчёт          
Экспериментальные исследования          

 

2.4 Обработка результатов экспериментов

2.4.1 Сравнить величины токов, полученных экспериментально

с расчётными значениями (таблица 2.2).

2.4.2 Сравнить значения тока IВ, полученные экспериментально и путём расчета методом эквивалентного генератора (таблица 2.3).

Погрешность определить по формуле .

2.5 Методические указания

Определение токов методом эквивалентного генератора. Ток в искомой ветви IB электрической цепи определяется по формуле

где , -напряжение холостого хода на зажимах разомкнутой ветви; -ЭДС эквивалентного генератора;

-внутреннее сопротивление эквивалентного генератора, равное входному сопротивлению пассивной цепи относительно зажимов разомкнутой ветви. Пассивная цепь получается из исходной схемы, в которой все источники ЭДС заменены короткозамкнутыми участками. Сопротивление можно рассчитать по формуле

.