Последовательное, параллельное и смешанное соединения пассивных элементов на постоянном токе» по курсу «Электротехника и электро. Бланк 1. Исследование распределения токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения пассивных элементов
 Скачать 1.4 Mb.
|
«Последовательное, параллельное и смешанное соединения пассивных элементов на постоянном токе» Цель работы – исследование распределения токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения пассивных элементов. Задача – проверить закон Ома для последовательного, параллельного и смешанного соединений сопротивлений. Оборудование Рис. 7. Внешний вид лабораторного стенда В лаборатории у стены находится стенд (рис. 7) для проведения испытания. Стенд состоит из вертикальной и горизонтальной панелей. Вертикальная панель содержит элементы схем и разделена на 3 зоны – по количеству проводимых опытов (последовательное, параллельное и смешанное). Линиями синего и красного цветов изображены провода, составляющие схему. На схемах присутствуют элементы управления (рис. 8) – регулируемые сопротивления, возле каждого из них надпись – 150 Ом. Изменение сопротивления происходит за один оборот (360°) – от 0 до 150 Ом.  Рис. 8. Одно из регулируемых сопротивлений На горизонтальной панели находится 3 источника питания (рис. 9) (от 0 до 220 В) постоянного тока, регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТР). Чтобы включить источник питания в работу, необходимо следующее. Включить сеть стенда (кнопка ВКЛ слева – загорится лампочка СЕТЬ, выключение – кнопкой ВЫКЛ). Позиция 1 (рис. 9) соответствует кнопке магнитного пускателя стенда. Включить кнопку под лампочкой (два положения: вдавлена внутрь – включено, загорается лампочка; не вдавлена – выключено). Позиция 2 (рис. 9) соответствует кнопке подачи постоянного напряжения одного из источников питания. Регулятором одного из источников (позиция 3 рис. 9) выставить заданную величину напряжения.  Рис. 9. Источник питания Последовательное соединение Последовательным называется соединение, когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и так далее (рис. 3).  Для последовательного соединения характерным является общий ток для всех резисторов. Эквивалентное сопротивление при этом типе соединений определяется по формуле 1:  Напряжение на отдельных элементах распределяется пропорционально величинам их сопротивлений (формула 2):  Суммарная мощность приемников (формула 3):  Таблица 1 Экспериментальные и расчётные данные последовательного соединения элементов
Параллельное соединение Параллельным называется соединение, при котором выводы всех приемников присоединяются к одной паре узлов (рис. 4). Напряжение подается на выводы этих приемников.  Рис. 4. Параллельное соединение резисторов При параллельном соединении все элементы находятся под одним и тем же напряжением – напряжением питающей сети (источника питания). Эквивалентное сопротивление при этом типе соединений определяется по формуле 4:  Если применим понятие проводимости  , то эквивалентную проводимость найдем по формуле 5: где проводимости каждого элемента определим по формуле 6:  Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов (формула 7):  Суммарную мощность всех приемников определим аналогичным путем, как и в случае последовательного соединения элементов. Таблица 2 Экспериментальные и расчётные данные параллельного соединения элементов
Смешанное соединение Смешанным соединением называется такое соединение, при котором имеют место и последовательное, и параллельное соединения элементов.  Рис. 5. Смешанное соединение резисторов Для электрической цепи на рис. 5 справедливы следующие соотношения (формула 8):  Таблица 3 Экспериментальные и расчётные данные смешанного соединения элементов
Выводы: При последовательном соединении через резисторы ток, практически не изменяя своей величины, течет через все элементы. При параллельном включении резисторов ток в цепи разветвляется по отдельным ветвям, протекая через каждый элемент – по закону Ома величина тока обратно пропорциональна сопротивлению, напряжение на всех элементах одинаковое. Смешанная схема делится на фрагменты, ток и напряжение рассчитывается для каждого отдельно в зависимости от того, как они соединены на выбранном сегменте электрической схемы. Ответы на контрольные вопросы: Формулировка законов Кирхгофа. Первый закон Кирхгофа: Сумма всех токов, втекающих в узел, равна сумме всех токов, вытекающих из узла (сумма токов в любом узле абсолютно любой электрической цепи равна нулю. Или так же говорит, что алгебраическая сумма втекающих токов равна алгебраической сумме вытекающих из узла токов) Второй закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма всех токов в узле равна нулю (в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех пассивных элементах цепи) Как изменится ток, если параллельно резисторам включить ещё один резистор? Сила тока I 1 увеличится, так как сопротивление снизится. Как распределяются токи в приемниках, соединенных параллельно? Токи в цепи, состоящей из параллельно соединенных приемников, распределяются между ними прямо пропорционально их проводимостям, то есть обратно пропорционально их сопротивлениям. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||