Проведение эксперимента и обработка данных

 

1 Собрать электрическую цепь (рис.11) на наборном поле стенда из трех предложенных преподавателем резисторов. При монтаже предусмотреть возможность измерения тока в цепи амперметром и напряжения на участках цепи.

 
 

 


Рисунок 11 – Последовательное соединение приемников постоянного тока

 

2 Произвести измерения и результаты занести в таблицу 4 для двух значений напряжений: U= 25 В и U= 20 В.

Таблица 4 – Результаты измерений

№ Измерено Вычислено
U, В I, А U1, В U2 В U3 В R Ом R1 Ом R2 Ом R3 Ом Р Вт Р1 Вт Р2 Вт Р3 Вт

3 Вычислить полное сопротивление цепи R = и сопротивление участков Ri = . Сравнить сумму сопротивлений участков с сопротивлением всей цепи. Вычислить мощность, потребляемую цепью, Р=U·I, и мощности отдельных участков Рi=I2i·Ri=Ui·I. Сравнить мощность, отдаваемую источником, с суммой мощностей на участках цепи.

4 Построить потенциальную диаграмму для одного из опытов.

5 Исследовать цепь с параллельным соединением приемников, для чего собрать цепь, как показано на рисунке 12. Резисторы, используемые в цепи, взять в соответствии с указа­ниями преподавателя, а в целях сокращения числа электроизмерительных при­боров в местах включения амперметра включить заглушку.

 
 

 


Рисунок 12 – Цепь с параллельным соединением приемников

 

При двух значениях напряжения источника произвести измерения и занести их в таблицу 5.

Таблица 5 – Таблица измерений

№   Измерено Вычислено
U, В I, А I1, А I2, А I3, А R, Ом R1, Ом R2, Ом R3, Ом ΣI, А RЭ, Ом Рист, Вт ΣР, Вт
                         
                         

 

Определить эквивалентное сопротивление цепи RЭ = и сопротивление ветвей

 

Ri = (2.12)

 

Вычислить расчетное эквивалентное сопротивление

 

RЭ = , (2.13)

 

мощность источника Рист =U I и потребляемую приемниками мощность

 

. (2.14)

 

Сравнить величины ∑I = I1+I2+I3, R и RЭ, Рист и ∑Р.

 

6 Исследовать цепь со смешанным соединением приемников. Собрать электрическую цепь (рис.13). При монтаже предусмотреть возможность измерения тока в вет­вях цепи и напряжения на ее участках. При двух напряжениях источ­ника произвести измере­ния и результаты занес­ти в таблицу 6.

 
 

 

 


Рисунок 13 – Цепь со смешанным соединением приемников

Таблица 6 – Результаты измерений

№   Измерено Вычислено
U, В U1, В U23, В I1, А I2, А I3, А R, Ом R1, Ом R2, Ом R3, Ом RЭ, Ом I2+I3, А Рист, Вт ΣР, Вт

Определить эквивалентное сопротивление цепи RЭ = и сопротивления ветвей R1, R2, R3. Вычислить расчетное эквивалент­ное сопротивление цепи, мощность источника и потребляемую мощность приемниками цепи.

Записать необходимое количество уравнений по законам Кирхгофа для исследуемой цепи. Нарисовать граф и дерево графа цепи со смешанным соединением приемников.

7 Сделать выводы по работе, обратив внимание на особенности параллельного и последовательного соединения и конфигурации этих цепей.

Контрольные вопросы

1 Как определяется эквивалентное сопротивление цепи при последовательном, параллельном и смешанном включении приемников?

2 Какими особенностями обладает цепь с последовательным включением приемников? С параллельным включением приемников?

3 Как вы понимаете уравнение баланса мощности электрической цепи?

4 Дайте формулировки 1-го и 2-го законов Кирхгофа.

5 Как составить уравнения по законам Кирхгофа?

6 Что такое независимый контур? Как определить независимые контуры в расчетной цепи?

7 Что такое граф дерева? Корень дерева графа? Хорда? Для чего используют метод графов?

8 Назовите примеры из практики с последовательным и параллельным соединениями элементов в электрических устройствах и системах.

 

Литература

1 Рибалко, М. П. Теоретичні основи електротехніки. Лінійні електричні кола : підручник / М. П. Рибалко, В. О. Єсауленко, В.І. Костенко. – Донецьк : Новий світ, 2003. – C.13-19.

2 Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М. : Гардарики, 2002. – С.35-45. – ISBN 5-8297-0026-3.

Лабораторная работа 2