ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПАССИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ. Лаба 1. Отчет по лабораторной работе 1 исследование цепи постоянного тока с пассивными элементами
 Скачать 63.72 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА, ГЕОЛОГИИ И ГЕОТЕХНОЛОГИЙ Институт Электрификация горно-металлургического производства кафедра ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1 «ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПАССИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ» наименование темы Канд. тех. наук, доцент _____________ Р.А. Майнагашев подпись, дата инициалы, фамилия Студент ГГ21-12 ___________ Титов И.А. номер группы подпись, дата инициалы, фамилия Красноярск 2023 Цель работы: Изучить законы Кирхгофа, закон Ома. Рассмотреть последовательное, параллельное и смешанное соединение токоприёмников, исследовать распределение токов, напряжений и мощностей в каждой цепи. Теоретические сведения: Первый закон Кирхгофа. Законы Кирхгофа применяются для определения токов в ветвях линейных и нелинейных схем при любом законе изменения во времени токов и напряжений. Первый закон Кирхгофа выражает закон сохранения количества электричества (движение зарядов в цепи происходит так, что ни в одном из узлов они не скапливаются). Применяется первый закон к узлам электрической схемы и формулируется так: Алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в любом узле электрической схемы, равна нулю.  Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма ЭДС, действующая в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения в этом контуре.  Закон Ома. Закон Ома – эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника (или электрического напряжения) с силой тока, протекающего в проводнике, и сопротивлением проводника.  где I – ток, протекающий по цепи, измеряется в амперах; U напряжение, приложенное к цепи, измеряется в вольтах; R – сопротивление, измеряется в омах Порядок выполнения работы. Часть 1. Последовательное соединение приёмников. Соберите цепь по схеме.  Рисунок 1 – Последовательное соединение приёмников Установите напряжение на входе U = 10 В; сопротивления R1 = 100 Ом, R2 = 220 Ом, R3 = 470 Ом. Проведите измерение тока. Заполните таблицу. Таблица 1 – Установленные, измеренные и вычисленные величины
Продолжение таблицы 1
Из формулы (1.3) находим напряжение: U=I*R U1 = 0,0126*100 = 1,26 В U2 = 0,0126*220 = 2,77 В U3 = 0,0126*470 = 5,92 В Эквивалентное сопротивление для последовательного соединения: RЭ = R1+R2+R3 (1.4) RЭ = 100+220+470 = 790 Ом Мощность: P=U*I (1.5) P = 10*0,0126 = 0,126 Вт P1 = 1,26*0,0126 = 0,016 Вт P2 = 2,77*0,0126 = 0,035 Вт P3 = 5,92*0,0126 = 0,074 Вт ∑Р = P1+P2+P3 = 0,016+0,035+0,074 = 0,125 Вт ∑U = U1+U2+U3 = 1,26+2,77+5,92 = 9,95 В Часть 2. Параллельное соединение приёмников. Соберите цепь по схеме  Рисунок 2 – Параллельное соединение приёмников Установите напряжение на входе U = 10 В; сопротивление R1 = 100 Ом, R2 = 220 Ом, R3 = 470 Ом. Проведите измерение общего тока. Заполните таблицу. Таблица 2 – Установленные, измеренные и вычисленные величины
Продолжение таблицы 2
По формуле (1.3) найдем силу тока: I = U/R I1 = 10/100=0,1 А I2 = 10/220=0,045 А I3 = 10/470=0,021 А ∑I = I1+I2+I3 = 0,1+0,045+0,021 = 0,166 А Эквивалентное сопротивление для параллельного соединения:  Тогда:  RЭ= 59,98 Ом Из формулы P=U*I находим мощность: P = 10*0,164 = 1,64 Вт P1 = 10*0,1 = 1 Вт P2 = 10*0,045 = 0,45 Вт P3 = 10*0,021 = 0,21 Вт ∑Р = P1+P2+P3 = 1+0,45+0,21 = 1,66 Вт Часть 3. Смешанное соединение приёмников. Соберите цепь по схеме.  Рисунок 3 – Смешанное соединение приёмников Установите напряжение на входе U = 15 В; сопротивления R1 = 220 Ом, R2 = 100 Ом, R3 = 330 Ом, R4 = 680 Ом. Проведите измерение тока I1. Заполните таблицу. Таблица 3 – Установленные, измеренные и вычисленные величины
Продолжение таблицы 3
По формуле (1.3): U= I*R; I=U/R U1 = 0,028*220 = 6,16 В U2 = 0,028*100 = 2,8 В U3 = U4 = 15-6,16-2,8 = 6,04 В I3 = 6,04/330 = 0,0183 А I4 = 6,04/680 = 0,0089 А Эквивалентное сопротивление для смешанного соединения:  Тогда:  Мощность:       ∑Р = P1+P2+P3+P4 = 0,17248+0,0784+0,110532+0,053756 = 0,415168 Вт Вывод: Таким образом, изучил законы Кирхгофа. Рассмотрел последовательное, параллельное и смешанное соединение токоприёмников, провёл исследование распределения токов, напряжений и мощностей в каждой цепи. Исходя из этого, в цепях постоянного тока с пассивными элементами сила тока распределяется равномерно по всем элементам цепи, так как они являются линейными элементами. Напряжение в цепи распределяется пропорционально сопротивлениям элементов, то есть на элементе с большим сопротивлением напряжение будет выше, чем на элементе с меньшим сопротивлением. Мощность в цепи рассчитывается как произведение напряжения на силу тока и также распределяется пропорционально сопротивлениям элементов. Мощность в цепи смешанного соединения рассчитывается как сумма мощностей каждого элемента в цепи. Для каждого элемента необходимо определить, является ли он частью параллельного или последовательного соединения. Для элементов в параллельном соединении мощность рассчитывается как произведение квадрата напряжения на обратное значение сопротивления элемента, а для элементов в последовательном соединении - как произведение квадрата силы тока на сопротивление элемента. Мощность на линии не равна суммарной мощности на каждом участке цепи из-за потерь мощности на сопротивлении проводов. Провода имеют конечное сопротивление, которое вызывает потери мощности в виде тепла. Эти потери мощности не учитываются при расчете мощности на каждом элементе цепи, поэтому мощность на линии будет немного меньше суммарной мощности на всех элементах цепи. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||