авв. Лабораторная Электротехника. 1. Цель работы
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
1. Цель работы: Получение навыков сборки электрических цепей, измерений токов и напряжений на отдельных участках электрической цепи, экспериментальное подтверждение выполнения законов Кирхгофа в разветвленной линейной электрической цепи. 2. Схема лабораторной установки Рисунок 1. Схема со смешанным соединением резисторов, где ИП – источник питания; А,А2,А3 – амперметры; V –вольтметры; R4 – потенциометр; R1-3 – резисторы. Табл. 1. Перечень источников, приборов и минимодулей. Наименование Количество Источник питания (ИП) 1 Амперметры постоянного тока А2и А3 2 Мультиметры А и V 2 Резисторы 3 Потенциометр 1 3. Результаты расчётов и измерений: Табл. 2. Результаты измерений. N U вх , В U R1 , В U R23 , B U вх =U R1 +U R23 , B I R1 , мА I R2 , мА I R3 , мА I вх =I R2 +I R3 , мА 1 0,8 0,3 0,45 0,75 14,3 6 8,3 14,3 2 2,2 0,8 1,2 2,0 38,8 16 23,8 39,8 3 5,0 2,0 2,7 4,7 92,8 32 53,8 85,8 Табл. 3. Результаты расчетов. Сопротивление, Ом Токи, мА R 1 , Ом R 2 , Ом R 3 , Ом R 23 , Ом R ЭКВ , Ом I R1 , мА I BX , мА 21 75 54,2 31,4 52,4 14,3 14,3 20,6 75 50,4 30,1 50,7 38,8 39,4 21,6 84,4 50,2 31,5 53,1 92,6 88,5 4. Примеры вычислений: 𝑅 1 = 𝑈 𝑅1 𝐼 𝑅1 = 0,3 14,3 = 21 Ом 𝑅 2 = 𝑈 𝑅23 𝐼 𝑅2 = 0,45 6 = 75 Ом 𝑅 3 = 𝑈 𝑅23 𝐼 𝑅3 = 0,45 8,3 = 54,2 Ом 𝑅 23 = 𝑅 2 ∗ 𝑅 3 𝑅 2 + 𝑅 3 = 75 ∗ 54 75 + 54 = 31, 4 Ом 𝑅 экв = 𝑅 1 + 𝑅 23 = 21 + 31,4 = 52,4 Ом 𝐼 𝑅1 = 𝑈 𝑅1 𝑅 1 = 0,3 21 = 14,3 мА 𝐼 ВХ = 𝑈 вх 𝑅 экв = 0,75 52,4 = 14,3 мА 5. Решение по закону Кирхгофа: По ЗТК: По ЗНК: Получаем: (𝐼 2 + 𝐼 2 ∗ 𝑅 2 𝑅 3 ) ∗ 𝑅 1 + 𝐼 2 ∗ 𝑅 2 = 𝑈 вх 𝐼 вх = 𝐼 2 + 𝐼 3 Табл. 4. Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 I 1 , мА 14,3 38,8 92,6 I 2 , мА 6 15,8 33 I 3 , мА 8,3 23,5 55,5 I вх , мА 14,3 39,3 88,5 6. Вывод: В данной лабораторной работе были приобретены навыки сборки электрических цепей, измерений токов и напряжений на отдельных участках электрической цепи. Было экспериментально подтверждено выполнение законов Кирхгофа в разветвленной линейной электрической цепи. 0 3 2 1 I I I BX U R I R I 2 2 1 1 * * 0 * * 3 3 2 2 R I R I ) ( * * * 2 3 1 3 2 3 2 R R R R R R U I BX 3 2 2 3 * R R I I 7. Контрольные вопросы 1.Как выглядит вольтамперная характеристика (ВАХ) линейного сопротивления и почему? Вольт - амперная характеристика линейного сопротивления выглядит на графике как прямая линия выходящая из начала координат и поднимающаяся вверх под определенным углом. По закону Ома сила тока прямопропорциональна напряжению и обратнопропорциональная сопротивлению. В линейном резисторе величина сопротивления постоянная, поэтому в результате увеличения напряжения на резисторе сила тока проходящего через него будет увеличиваться прямопропорционально. Чем определяется наклон ВАХ? Тангенс угла наклона вольт – амперной характеристики говорит о величине сопротивления. Чем больше величина сопротивления, тем больший угол будет образовывать вольт – амперная характеристика с осью напряжения.(Рисунок 2) Рисунок 2 2.Как формулируется закон Ома для участка цепи? Сила тока на участке цепи прямопропорциональна напряжению приложенному к этому участку и обратнопропорциональна сопротивлению этого участка. 𝐼 = 𝑈 𝑅 I - Cила тока (Ампер) U – Напряжение (Вольт) R – Сопротивление (Ом) 3. Как формулируется 1й закон Кирхгофа Алгебраическая сумма токов входящих в узел равна нулю. Или можно использовать другое определение не меняющее смысл закона. Сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю. На рисунке 3 изображен произвольный узел электрической цепи в который входят три тока и выходят два, при этом сумма этих токов будет равна нулю с учетом направления течения токов. ∑ 𝐼 𝑖 𝑛 𝑖=1 = 0 Рисунок 3 4.Как формулируется 2й закон Кирхгофа? Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре. ∑ 𝐸 𝑖 = ∑ 𝐼 𝑖 𝑅 𝑖 𝑘 𝑖=1 𝑛 𝑖=1 n – Число источников ЭДС k – Число ветвей в замкнутом контуре I i – Ток в i-той ветви R i – Сопротивление i-той ветви 5. Как определить величину эквивалентного сопротивления для исследуемой цепи? Для определения эквивалентного сопротивления электрической цепи необходимо разбить цепь на участки с элементарными типами соединения и таким образом сворачивая схему в сторону источника находить эквивалентное сопротивление цепи. Элементарными можно назвать соединения элементов параллельные и последовательные. Используя соответствующие формулы для расчета в конце получим эквивалентное сопротивление. Определенной формулы для нахождения эквивалентного сопротивления нет, применительно к каждой цепи должна составляться своя формула по вышеуказанному принципу. 𝑅 посл = ∑ 𝑅 𝑘 𝑛 𝑘=1 𝑅 парал = 𝑅 1 𝑅 2 𝑅 1 + 𝑅 2 |