Лаба й. ТОЭ.Лаб.работы.Часть I. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу для студентов дневной, заочной и сокращенной формы обучения
 Скачать 4.83 Mb.
|
|
2.3.4 Поиск неисправностей и обрывов в цепях и электромагнитных устройствах 1) Провести внешний осмотр электрических цепей и электромагнитных устройств для поиска явных повреждений, препятствующих их нормальной работе. 2) Применить омметр для измерений и проверить отсутствие обрывов обмоток трансформатора (электродвигателя), электропаяльника, нити лампы накаливания и др. 3) Проверить с помощью омметра отсутствие замыканий между обмотками трансформатора (двигателя), замыканий между обмотками и корпусом трансформатора (двигателя), пластинами конденсатора переменной емкости, электродами ламп и др. Сделать выводы. 2.4 Содержание отчета 1) Пункт 2.3.1: формулы (5), (6), (8), (10), таблица 3. 2) Пункт 2.3.2: формула (11), схема рисунка 14, таблица 4. 3) Пункт 2.3.3: формулы (17), схема рисунка 15, таблица 5. 2.5 Контрольные вопросы 1) Что такое электроизмерительный прибор и какими основными характеристиками он обладает ? 2) Объясните, что такое абсолютная и относительная погрешность прибора и что такое класс точности прибора ? Поясните, какие классы точности электроизмерительных устройств существуют и как по значению класса точности прибора рассчитать величину его абсолютной и относительной погрешности ? 3) Перечислите основные признаки, по которым классифицируются электроизмерительные приборы, и приведите конкретные примеры разновидности приборов в пределах одного классификационного признака. 4) Перечислите технические характеристики, которые указываются на шкалах электроизмерительных приборов с помощью условных обозначений и на примере любого электроизмерительного прибора (амперметра, вольтметра, ваттметра), имеющегося в лаборатории, укажите технические особенности его эксплуатации. 5) Перечислите основные методы измерения силы тока в цепи и приведите соответствующие измерительные схемы. Поясните, каким свойством должен обладать амперметр, чтобы его включение в цепь не вносило существенного изменения в величину измеряемого тока. 6) Что такое шунт и для чего он предназначен ? Нарисуйте схему измерения силы тока при наличии шунта. 7) Нарисуйте схему измерения напряжения с помощью вольтметра и поясните, каким свойством должен обладать вольтметр, чтобы его включение в цепь не изменяло величину измеряемого напряжения ? 8) Что такое добавочное сопротивление и для чего оно предназначено ? Нарисуйте схему измерения напряжения при наличии добавочного сопротивления. 9) Перечислите способы измерения мощности в цепи постоянного тока и нарисуйте соответствующие измерительные схемы. 10) Перечислите основные методы измерения сопротивления элементов цепи постоянному току и нарисуйте соответствующие измерительные схемы. 11) Нарисуйте принципиальную схему омметра и поясните основанный на нем способ непосредственного измерения сопротивлений. 12) Нарисуйте схему одинарного моста и поясните основанный на этой схеме мостовой метод измерения сопротивлений. 3 Лабораторная работа № 2. Пайка проводов и плат электромагнитных устройств Цель работы: изучение основных приемов пайки проводов и деталей электромагнитных устройств, материалов (припоев и флюсов), используемых в процессе пайки, а также приобретение практических навыков при пайке проводов и элементов печатных плат. 3.1 Основные теоретические сведения 3.1.1 Назначение пайки В практике выполнения электромонтажных работ, при ремонте электрооборудования и эксплуатации электроустановок для соединения между собой деталей из однородных и разнородных материалов применяется пайка. Главные преимущества пайки заключаются в следующем: соединяемые детали нагреваются до температур, при которых их структура и механическая прочность не изменяются; при соединении деталей и узлов отпадает необходимость дополнительной обработки мест соединения, высокая прочность соединения, не происходит коробления и деформации соединяемых деталей. Сущность пайки заключается в соединении между собой твердых металлических деталей и проводников с помощью расплавленного припоя. Температура плавления припоя должна быть ниже температуры плавления соединяемых деталей. Припой должен легко растекаться по поверхности и растворять металл основы у шва в месте пайки. Поверхность деталей, подлежащих пайке, очищают от окислов и загрязнений механическим и химическим путем. Для химической очистки поверхностей применяют флюсы. 3.1.2 Припои и флюсы (виды, применение) Выбор припоя производят в зависимости от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размера деталей, требуемой механической прочности коррозионной стойкости. В таблицах 1–3 приведены некоторые марки припоев, их состав и основные свойства. Таблица 1 – Состав и основные свойства оловянно-свинцовых припоев
Таблица 2 – Состав и основные свойства серебряных припоев
Таблица 3 – Состав и основные свойства припоев для алюминия и его сплавов
Флюсами называют вещества, которые растворяют и удаляют оксиды и загрязнения с поверхности паяемого соединения. Кроме того, во время пайки они защищают от окисления поверхность нагреваемого металла и расплавленный припой. Все это способствует увеличению растекаемости припоя и жидкого флюса. Флюс выбирают в зависимости от соединяемых пайкой металлов или сплавов и применяемого припоя, а также от характера сборочно-монтажных работ. Различают две группы флюсов: химически активные (протравы) и химически пассивные. Химически активные флюсы (соляная кислота, бура, хлористый цинк и алюминий) растворяют пленку окиси на поверхности металла, а химически пассивные только защищают спаиваемее поверхности от окисления. Пленку окиси при использовании химически пассивных флюсов необходимо удалять механическим способом, зачищая спаиваемые поверхности стеклянной шкуркой, напильником, надфилем или ножом. При использовании химически активных флюсов после пайки все участки, которые подвергались действию флюса, нужно тщательно промыть теплой водой. Если этого не сделать, флюс, взаимодействуя с металлом, будет разрушать его. В таблице 4 приведены марки некоторых пассивных (бескислотных) флюсов, в таблице 5 — марки активных (кислотных) флюсов. Таблица 4 – Состав и основные свойства бескислотных (пассивных) флюсов
Таблица 5 – Состав и основные свойства кислотных (активных) флюсов
Продолжение таблицы 5
3.1.3 Паяльники Для нагрева места пайки и расплавления мягких припоев применяются паяльники и реже — паяльные лампы или газовые горелки. Паяльник — инструмент, предназначенный для соединения, как правило, металлических деталей посредством пайки. Большинство современных паяльников имеют встроенный электронагревательный элемент, работающий от осветительной сети, от понижающего трансформатора либо от аккумуляторов. Этот тип паяльников называется электропаяльником. Реже встречаются паяльники со встроенной газовой горелкой (горючий газ подаётся из встроенного баллончика или, реже, из внешнего источника). Существуют также паяльники с внешним подогревом, это наиболее старый вид паяльников. Электрический паяльник (рисунок 1) нагревается при пропускании тока через электрическое сопротивление или электрической дугой. В первом случае применяются нагревательные элементы из нихромовой проволоки, во втором — нагревание паяльника осуществляется электрической дугой, создаваемой между угольным электродом и медным рабочим стержнем паяльника. Электрические паяльники изготавливаются для работы от сети 220 и 127 В или для работы на напряжении 6, 12, 20, 24 и 36 В от понижающего трансформатора.
Медный рабочий стержень электрического паяльника может быть расположен перпендикулярно рукоятке, по оси или под углом к ней. В электрических паяльниках нагревательные элементы из нихромовой проволоки размещаются вокруг медного стержня и изолируются от него слюдой. Во избежание быстрого охлаждения нагревательный элемент заключается в металлический кожух, заполненный асбестовой изоляцией. Напряжение к электрическим паяльникам подводится двумя проводами, проходящими внутри ручки. Для долговечной работы электрических паяльников следует применять провода с термостойкой изоляцией. С помощью электрических паяльников с нагревателями из нихромовой проволоки можно получить температуру нагрева не выше , с помощью дуговых — более . Однако медные паяльники рекомендуется нагревать до температуры не выше . Бензиновые и газовые паяльники применяются в тех случаях, когда необходимо прогреть и паять крупные детали. Ультразвуковые вибрационные паяльники применяются для пайки алюминия и его сплавов. Для пайки применяются также паяльные лампы и газовые горелки. 3.1.4 Подготовка деталей к пайке Чтобы пайка получилась прочной, спаиваемые поверхности или выводы деталей устройств следует вначале облудить. Делается это так. Зачищают вывод (поверхность) детали надфилем, напильником, наждачной бумагой или ножом и, положив защищенный вывод на канифоль, прикладывают к нему горячий паяльник. Канифоль плавится и покрывает зачищенный вывод. Если имеется жидкий флюс, то после зачистки вывода детали его нужно покрыть флюсом с помощью кисточки. После этого паяльником расплавляют кусочек припоя и опускают в него зачищенную часть вывода. Поворачивая деталь и перемещая паяльник по поверхности вывода, облуживают вывод. Аналогично облуживают концы проводов. Делать это необходимо очень быстро, чтобы не испортилась деталь подогревом или не расплавилось изоляционное покрытие провода. Особенно осторожно следует облуживать полупроводниковые диоды, транзисторы и конденсаторы: вывод вблизи корпуса детали необходимо придерживать пинцетом или плоскогубцами, отводящими часть тепла. 3.1.5 Процесс пайки После облуживания деталей их соединяют механически. Способы механического соединения зависят от особенностей спаиваемых деталей. Соединяемые детали припаивают друг к другу следующим образом. Жало паяльника с капелькой припоя на конце опускают в канифоль, а затем прикладывают к месту соединения деталей. Для равномерного растекания припоя, заполнения им всех зазоров между соединяемыми поверхностями место пайки прогревают паяльником. Количество припоя должно быть минимальным. Во избежание ожогов во время пайки, а также для предохранения деталей от перегрева их поддерживают пинцетом, кругло- или плоскогубцами. Продолжительность пайки должна быть не более 5 секунд. После окончания пайки детали нельзя трогать до полного затвердевания припоя. Остатки канифоли с места пайки удаляют спиртом, деревянной палочкой или аккуратно соскабливают ножом. Пайка должна быть чистой и блестеть. 3.1.6 Пайка алюминия Пайка алюминия припоями ПОС затруднительна, но все же возможна, если оловянно-свинцовый припой содержит не менее 50 % олова (например, ПОС 61). Однако наилучшего качества пайки удается достичь при использовании специальных припоев для пайки алюминия и его сплавов (таблица 3). При применении указанных в таблице 3 припоев и соответствующих флюсов (таблицы 4 и 5) процесс пайки двух алюминиевых деталей производится обычным способом и каких-либо трудностей не представляет. Так, например, при использовании припоя П250А пайка деталей производится следующим образом. Жало хорошо прогретого паяльника (температура жала должна быть около ) зачищают и лудят припоем П250А, пользуясь чистой канифолью. Соединяемые поверхности деталей смачивают флюсом, лудят и паяют. После охлаждения остатки флюса удаляют тампоном из ткани, смоченным в спирте, и покрывают шов защитным лаком. При пайке листового алюминия и его сплавов на шов горячим паяльником наносят канифоль с мелкими железными опилками. Паяльник залуживается, и им начинают протирать место шва, добавляя все время припой. Шов под слоем канифоли залуживается и спаивается. Лишний припой удаляют. Иногда можно воспользоваться упрощенными способами пайки алюминия. Например, для спаивания двух алюминиевых проводов их можно залудить следующим образом. Конец провода покрывают канифолью и кладут на наждачную бумагу со средним зерном, затем горячим залуженным паяльником прижимают к наждачной бумаге. Не ослабляя нажима паяльника, провод несколько раз разными сторонами протягивают по наждачной бумаге, добавляя все время канифоль на залуживаемый конец. После залуживания пайка производится обычным способом. 3.1.7 Пайка нихрома Пайка нихрома (нихром с нихромом, нихром с медью и ее сплавами, нихром со сталью) может быть осуществлена оловянно-свинцовыми припоями с высоким процентным содержанием олова, например, припоем ПОС 61. Соединяемые поверхности тщательно зачищают шлифовальной шкуркой и протирают ватой, смоченной в 10 % - м спиртовом растворе хлористой меди, флюсуют, лудят и только после этого паяют. 3.1.8 Техника безопасности при пайке При работе с электрическими паяльниками следует соблюдать меры предосторожности во избежание поражения электрическим током. Пайку элементов надо производить исправным паяльником, у которого не пробита изоляция и отсутствует контакт между нагревательным элементом и металлическим корпусом или жалом. Во время пайки следует остерегаться ожогов, особенно в случае, если спаиваемые детали обладают пружинящими свойствами. Невнимательность может привести к разбрызгиванию горячего припоя и попаданию его на кожу (на лицо, в глаза). При ожогах кожи на обожженную поверхность надо наложить стерильный материал и поверх него вату, закрепить повязку бинтом и отправить пострадавшего к врачу. В процессе пайки выделяются вредные для здоровья пары олова и свинца. Об этом нужно помнить и не наклоняться низко над местом пайки, а также стараться не вдыхать испарения. В помещении, где производится пайка, должна быть хорошая вентиляция. Работать со щелочами и кислотами нужно в резиновых перчатках, спецодежде из кислостойкой ткани и в предохранительных очках. При попадании кислоты или щелочи на кожу или в глаза пораженное место следует в течение 10-15 минут промыть проточной водой и наложить примочку: при ожогах кислотами — из раствора соды (чайная ложка соды на стакан воды) или нашатырного спирта, при ожогах щелочью — из слабого раствора уксуса или борной кислоты (чайная ложка на стакан воды). После окончания пайки обязательно вымыть руки теплой водой с мылом. 3.2 Пояснения к лабораторной установке Лабораторная работа выполняется вне стенда, поэтому для нее необходимы электрические паяльники, отрезки изолированных проводов с медными или алюминиевыми жилами, печатные платы, подходящие припои и флюсы, а также вспомогательные инструменты и средства: пинцеты, монтажные ножи, плоскогубцы, шлифовальные шкурки, кисточки для нанесения жидких флюсов и др. 3.3 Порядок выполнения работы 3.3.1 Пайка проводов 1) Очистить провода от изоляции так, чтобы между оставшейся частью изоляции и зачищенным концом жилы каждого провода был зазор не менее 10мм. 2) Удалить (при необходимости) с поверхности проводов окислы и окалины так, как это описано в пункте 3.1.4. 3) Включить паяльник в сеть и подождать пока он нагреется. 4) Зачистить рабочую поверхность паяльника от окалин. 5) Залудить зачищенные концы проводов (см. пункт 3.1.4). 6) Осуществить пайку проводов, как это описано в пунктах 3.1.5 – 3.1.7. 3.3.2 Пайка печатных плат, устранение неполадок в платах 1) Внимательно осмотреть плату и при обнаружении видимой неполадки (деталь отпаяна от платы) припаять так, как описано в опыте 3.3.1 2) С помощью омметра определить разрыв в цепи в местах спайки элементов с платой, после чего перепаять неработающее устройство. 3.4 Содержание отчета Результаты пайки (провода, платы) согласно пунктов 3.3.1 и 3.3.2. 3.5 Контрольные вопросы 1) Поясните, какими преимуществами обладает пайка в сравнении с другими способами соединения деталей и узлов электротехнических узлов ? В чем сущность пайки ? 2) Что такое флюсы и какое значение они имеют при проведении пайки деталей ? Какие две группы флюсов существуют ? 3) Что такое паяльник и какие разновидности паяльников существуют ? 4) Что такое электрический паяльник ? Как он устроен ? 5) Перечислите основные этапы подготовки деталей к пайке. 6) Поясните, как осуществляется сама пайка непосредственно ? 7) Какие особенности следует учитывать при пайке проводов и деталей из алюминия и его сплавов ? Допустимо ли применение в процессе пайки алюминия оловянно-свинцовых припоев марки ПОС ? 8) Перечислите правила техники безопасности при осуществлении паяльных работ. 4 Лабораторная работа № 3. Исследование линейных электрических цепей постоянного тока Цель работы: изучение закономерностей в линейных цепях постоянного тока и экспериментальная проверка законов Кирхгофа, принципа наложения и свойства взаимности. 4.1 Основные теоретические сведения 4.1.1 Законы Ома и Кирхгофа Электрическая цепь называется линейной, если она состоит из источников электрической энергии и сопротивлений, имеющих линейную вольтамперную характеристику. Расчет токов в линейной электрической цепи может быть выполнен на основании законов Ома и Кирхгофа. Закон Ома устанавливает прямую пропорциональность между током, протекающим по сопротивлению, и напряжением на нем: , (1) где и — потенциалы граничных точек « » и « » участка, и — сила тока и напряжение на участке, — сопротивление участка (рисунок 1).
Закон Ома может быть также сформулирован для участка цепи, содержащего источник ЭДС (рисунок 2).
В таком виде закон Ома позволяет определить ток на участке « », если известна величина ЭДС источника и направление ее действия: . (2) Здесь ЭДС берется со знаком «+», если ее направление на участке совпадает с направлением тока (рисунок 2, а), со знаком «–», если ее направление противоположно току (рисунок 2, б). При известных значениях силы тока, напряжения и величины ЭДС на участке цепи формулы (1), (2) позволяют также рассчитать сопротивление этого участка: , . (3) Если сопротивление на участке цепи образовано лишь внутренним сопротивлением самого источника , то формулы (3) дают простое правило для экспериментального определения его величины: . (4) Сложная электрическая цепь состоит из нескольких ветвей, объединенных в узловых точках. По первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю: . (5) Здесь токи, направленные к узлу, берутся со знаком «+», направленные от узла — со знаком «–». По второму закону Кирхгофа в замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения на сопротивлениях контура равняется алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре: . (6) Для записи уравнения по второму закону Кирхгофа в выбранном контуре предварительно указывается условно положительное направление его обхода. Тогда падение напряжения берется со знаком «+», если направление тока совпадает с ранее указанным направлением обхода. Аналогично ЭДС считается положительной, если направление ее действия совпадает с направлением обхода контура. Для нахождения неизвестных токов цепи следует составить систему из независимых уравнений, используя законы Кирхгофа. Количество независимых уравнений, составленных на основании первого закона Кирхгофа , где — число узлов в цепи. Остальные уравнения системы в количестве , где — число ветвей цепи, составляются на основании второго закона Кирхгофа.
Схема, изображенная на рисунке 3, содержит 2 узла и 3 ветви, то есть , . Количество уравнений на основании первого закона составит , количество уравнений на основании второго закона — . По первому закону Кирхгофа для узла « » получаем уравнение , по второму закону Кирхгофа для контуров « » и « » уравнения , . Наглядное представление о распределении потенциала вдоль некоторого контура электрической цепи дается потенциальной диаграммой. Для ее построения по оси абсцисс откладывается сопротивление участков в той последовательности, в которой они включены в цепь, а по оси ординат — потенциалы соответствующих точек. Полагая потенциал точки « » равным нулю ( ), определим потенциалы остальных точек контура « » (рисунок 3), совершая обход в направлении движения часовой стрелки: , , , , , . Пример потенциальной диаграммы для контура « » приведен на рисунке 4. Наклон прямых на участках диаграммы определяется величиной тока и поэтому одинаков для сопротивлений и , по которым протекает один и тот же ток .
Правильность расчета электрической цепи можно проверить, составляя уравнение баланса мощностей, согласно которому алгебраическая сумма мощностей всех источников энергии равна арифметической сумме мощностей всех приемников энергии: , (7) . (8) Для источника, направление ЭДС которого совпадает с направлением тока, мощность , если же направления ЭДС и тока противоположны, то мощность (например, при зарядке аккумулятора). Условие баланса мощностей является следствием закона сохранения энергии и относится к общим свойствам цепей. К свойствам линейных электрических цепей относятся также принцип наложения и свойство взаимности. 4.1.2 Принцип наложения и свойство взаимности Принцип наложения (суперпозиции) формулируется следующим образом: ток в любой ветви электрической цепи равен алгебраической сумме токов в этой ветви (частичных токов), создаваемых каждой из ЭДС схемы в отдельности. На этом принципе основан метод расчета электрических цепей — метод наложения. Порядок расчета электрической цепи методом наложения 1) Исходная схема с несколькими источниками ЭДС разбивается на расчетные схемы, в каждой из которых действует только одна ЭДС, а все остальные источники ЭДС исключаются из расчетной схемы. Внутренние сопротивления исключенных источников остаются в расчетной схеме. 2) Определяются частичные токи в ветвях каждой расчетной схемы. 3) Действительные токи ветвей исходной схемы определяются алгебраическим суммированием (наложением) соответствующих частичных токов расчетных схем. На рисунке 5 представлена схема электрической цепи с двумя источниками ЭДС, расчет которой методом наложения может быть выполнен на основании расчетных схем, изображенных на рисунке 6.
Принимая направления действительных токов , , в исходной схеме (рисунок 5) за положительные, выполним алгебраическое суммирование (наложение) частичных токов расчетных схем, изображенных на рисунке 6. , , . Здесь , , означают частичные токи первой расчетной схемы, , , — частичные токи второй расчетной схемы. Пользуясь принципом наложения, можно написать уравнение для тока в любой ветви, например , линейной электрической цепи в виде: , (9) где (10) — собственная (входная) проводимость ветви , (11) — взаимная проводимость ветвей и . Входная проводимость любой ветви определяется отношением тока к ЭДС в этой ветви при равных нулю ЭДС в остальных ветвях, взаимная проводимость двух любых ветвей и определяется отношением тока в одной ветви к ЭДС в другой ветви при равных нулю ЭДС в остальных ветвях. Взаимная проводимость двух ветвей может иметь положительное или отрицательное значение, причем , (12) что означает выполнение принципа взаимности. Принцип взаимности формулируется следующим образом: если ЭДС , действующая в ветви сколь угодно сложной электрической цепи, вызывает ток в другой ветви этой цепи, то при отсутствии других источников та же ЭДС , будучи перенесенной во вторую ветвь , вызовет в первой ветви такой же ток . Входные и взаимные проводимости могут быть определены экспериментально или расчетным путем. При экспериментальном их определении измеряются токи в ветвях цепи от действия каждой из ЭДС в отдельности, а затем на основании формул (10) и (11) определяются сами величины. 4.2 Пояснения к лабораторной установке В работе исследуется разветвленная электрическая цепь постоянного тока с двумя источниками энергии и . Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде. ЭДС представляет собой выпрямительный мост, запитанный от сети переменного тока с напряжением в 36 В, а ЭДС — мост, запитанный через лабораторный автотрансформатор, позволяющий плавно изменять ее величину в пределах (0 80) В. В качестве сопротивлений , , , и используются проволочные реостаты. Напряжения на элементах цепи измеряются вольтметром со щупами, токи в ветвях цепи измеряются с помощью амперметров , , , которые установлены на стенде. Переключатели и позволяют выключать из цепи соответственно источники и , что необходимо при экспериментальной проверке принципа наложения и свойства взаимности. 4.3 Порядок выполнения работы 4.3.1 Экспериментальная проверка законов Кирхгофа 1) Измерить величину ЭДС первого источника и с помощью лабораторного автотрансформатора, расположенного на стенде, установить значение ЭДС второго источника равным . 2) По схеме рисунка 7 собрать электрическую цепь для экспериментальной проверки законов Кирхгофа, принципа наложения и свойства взаимности. 3) Измерить токи , , в ветвях цепи и потенциалы , , , , точек « », « », « », « », « » цепи относительно точки « », приняв . Результаты измерений занести в таблицу 1. 4) На участках « », « », « », « », « », « » и « » измерить соответствующие напряжения и занести их значения в таблицу 1 в алгебраической форме, принимая во внимание, что разность потенциалов считается положительной, если . 5) По данным измерений рассчитать сопротивления участков и внутренние сопротивления источников ЭДС. Результаты вычислений занести в таблицу 1. Для расчетов применить формулы (3), (4). 6) Составить алгебраическую сумму токов , сходящихся в узле « » электрической цепи, используя направления токов, указанные на схеме рисунка 7. Сравнить эту сумму с нулем, сделать вывод о выполнимости первого закона Кирхгофа — формулы (5).
Таблица 1 – Данные измерений и результаты расчетов электрической цепи методом законов Кирхгофа
7) По данным измерений (таблица 1) определить алгебраическую сумму падений напряжений на участках контура, содержащего источники ЭДС и , а также алгебраическую сумму этих ЭДС. Сравнив обе суммы, сделать вывод о выполнимости второго закона Кирхгофа — формулы (6). 8) Для контура, содержащего источники ЭДС и , построить в масштабе потенциальную диаграмму, используя результаты таблицы 1. 9) Составить уравнение баланса мощностей (7), (8) для исследуемой цепи и проверить его выполнимость. 4.3.2 Экспериментальная проверка принципа наложения 1) С помощью переключателя отключить ЭДС от цепи и измерить частичные токи , , , возникающие от действия одной ЭДС . Результаты измерения токов занести в таблицу 2 в алгебраической форме, приняв за условно положительное направление — направление токов в схеме рисунка 7. Переключатель вернуть в исходное положение (подключить источник к цепи). Таблица 2 – Данные измерений и результаты расчетов частичных токов расчетных схем и действительных токов методом наложения
2) Переключателем отключить ЭДС от цепи и измерить частичные токи , , , возникающие от действия только ЭДС . Результаты измерений токов занести в таблицу 2 в алгебраической форме. 3) Определить действительные токи , , ветвей исходной схемы (рисунок 7), суммировав частичные токи от действия ЭДС и . Результаты записать в таблицу 2. 4) Проверить достоверность принципа наложения, сравнив найденные значения токов , , (таблица 2) с результатом измерения величин этих токов при действии двух источников (таблица 1). Сделать вывод. 4.3.3 Экспериментальная проверка свойства взаимности 1) На основании экспериментальных данных (таблица 2) вычислить собственные , и взаимные , , , проводимости ветвей схемы. Для расчетов воспользоваться формулами (10), (11), принимая во внимание, что ток — это частичный ток от действия одной ЭДС , в случае проводимости , от действия одной ЭДС , в случае проводимости . Результаты расчетов оформить в таблицу 3. Таблица 3 – Результаты расчетов собственных и взаимных проводимостей ветвей схемы и величин токов в них
2) Используя значения проводимостей и (таблица 3), по формуле (9) рассчитать величины токов , , и сравнить их с экспериментальными данными (таблица 1). Сделать вывод. 3) На основании данных таблицы 2 проверить достоверность свойства взаимности, сравнив значение тока при действии ЭДС со значением тока при действии ЭДС , учитывая, что принято равным . Сделать вывод. 4.4 Содержание отчета 1) Пункт 4.3.1: формулы (3)–(8), схема рисунка 7, таблица 1. 2) Пункт 4.3.2: формулы для определения действительных токов схемы рисунка 7, таблица 2. 3) Пункт 4.3.3: формулы (9)–(11), таблица 3. 4.5 Контрольные вопросы 1) Какие электрические цепи называются линейными ? 2) Сформулируйте закон Ома и запишите его математическое выражение для участка цепи без ЭДС, для участка цепи с ЭДС. 3) Как опытным путем определить величину сопротивления участка цепи, не содержащего источника ЭДС, величину внутреннего сопротивления источника ЭДС ? 4) Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа и основанный на них метод расчета разветвленных электрических цепей. 5) Поясните, что такое потенциальная диаграмма, для чего она применяется и по какому принципу строится ? 6) Сформулируйте условие баланса мощностей в электрической цепи и запишите его в математической форме. 7) Дайте формулировку принципа наложения и укажите последовательность расчета разветвленной электрической цепи методом наложения. 8) Поясните, что такое собственные и взаимные проводимости ветвей и каким образом они могут быть определены экспериментально ? 9) Сформулируйте принцип взаимности ? 10) Какие положения устанавливают основные свойства линейных электрических цепей? Сформулируйте их. 5 Лабораторная работа № 4. Исследование активного двухполюсника постоянного тока Цель работы: исследование режимов работы электрической цепи, представленной активным двухполюсником, и экспериментальная проверка теоремы об эквивалентном генераторе. 5.1 Основные теоретические сведения 5.1.1 Метод эквивалентного генератора | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||