ТЭЦ лабы

Таблица 4.2

Значения напряжений узлов и токов ветвей

3.Проверить соблюдение первого закона Кирхгофа для первого и третьего узлов цепи. Записать результат.

4.Вычислить значения внутренних сопротивлений источников питания цепи R01 иR02 .

5.Оставляя в схеме поочередно каждый из двух источников питания цепи (рис. 4.5, а и б), измерить значения частичных токов I3 и I3 .

по схеме рис. 4.5, б полярность амперметраПри измерении тока 3

следует поменять, а показания прибора записать со знаком « – ». Вычислить значение тока I3 путем «наложения» значений частичных то-

ков I3 и I3 , сравнить полученный результат с данными табл. 4.2.

а

б

Рис. 4.5

51

6. Исключить из схемы второй источник питания цепи (рис. 4.6, а). Измерить ток I2 . Поменять местами первый источник питания и ам-

перметр (рис. 4.6, б). Измерить ток I1 . Записать показание приборов в табл. 4.2. Объяснить результаты измерений.

Рис. 4.7

Измерить (под контролем преподавателя!) мультиметром напряжение холостого хода активного двухполюсника U40 (рис. 4.8, а) и его

ток короткого замыкания I4к (рис. 4.8, б).

52

а

б

Рис. 4.8

Внимание! Студентам, намеренным выполнить следующий (факультативный) пункт работы, рекомендуется одновременно записать

значения токов I30 иI3к , используемых для вычисления коэффициен-

тов, определяющих линейные зависимости токов ветвей 3 и 4.

На основании теоремы об эквивалентном двухполюснике и известных значений R4 (п. 1), U40 и I4к вычислить значение тока I4 и

сравнить полученный результат с данными табл. 2.2.

Решить эту же задачу графически путем построения совмещенных графиков вольт-амперных характеристик (ВАХ) активного двухпо-

люсника и резистора R4 . Сравнить полученный результат с данными

табл. 4.2.

8. Между парами значениями токов и напряжений ветвей линейной цепи существуют линейные соотношения, например:

I3(I4 ) a34 b34I4 .

Определить значения коэффициентов a34 и b34 , можно имея две пары результатов измерения в двух опытах: токов холостого хода I30 и

53

I40 = 0 (рис. 4.8, а) и короткого замыкания I3к , I4к (рис. 4.8, б). Постройте график линейной зависимости I3(I4 ) a34 b34I4 . Для под-

тверждения гипотезы о линейной связи значений токов I3 и I4 вет-

вей 3 и 4 исследуемой цепи нанести на тот же график точку с координатами ( I3, I4 ), значения которых следует взять из табл. 4.2. Сделать

вывод. Этот пункт выполняется факультативно. Его выполнение рекомендуется студентам, проявляющим интерес к учебно-исследова- тельской работе.

Методические указания и рекомендации

1.Перед началом экспериментов с электрической цепью или анализа ее схемы необходимо дать определения токов и напряжений всех элементов цепи и ее схемы. Значения напряжения и тока элемента цепи определяются однозначно, если на схеме цепи указаны их иденти-

фикаторы и условно положительные направления, заданные произ-

вольно. Эти направления учитываются затем при измерении стационарных значений этих величин, а также при записи уравнений Кирхгофа и вольт-амперных характеристик элементов.

2.Измерения стационарных значений напряжений и токов элементов цепи осуществляются в соответствии с принятым условно положительным направлением этих величин. При измерении значения напряжения узла цепи корпусной зажим вольтметра, обозначенный значками « » или « – », присоединяют к опорному узлу цепи, а потенциальный (« + ») – к узлу с искомым напряжением.

3.Значения внутренних сопротивлений R01 и R02 источников пи-

тания исследуемой цепи (п. 4) вычисляются на основании уравнения обобщенного закона Ома (закона Ома для активной ветви). Например, для определения R01 уравнения выглядят следующим образом.

Относительно точек 1 и 5:

Уравнения для определения R02 рекомендуется составить студен-

там самостоятельно.

4. В системе координат (U4 , I4 ) или (I4 ,U4 ) неявное выражение

ВАХ линейного активного двухполюсника, показанного на рис. 4.7, представляет собой уравнение прямой в отрезках (U40 , I4к) или соот-

ветственно(I4к,U40 ) :

U4 I4 1,

U40 I4к

где U40 и I4к – параметры активного двухполюсника – его напряже-

ние холостого хода и ток короткого замыкания. Отсюда легко получить два взаимно дуальных выражения ВАХ активного двухполюсника в явной форме:

лучим соответствующие им канонические схемы замещения актив-

ного двухполюсника: последовательную (рис. 4.9, а) и параллельную

(рис. 4.9, б). Здесь Rэ R40 и Gэ G40 1/ R40 – сопротивление и

проводимость резисторов последовательной и параллельной канонических схем линейного активного двухполюсника. Параметры элементов этих схем связаны очевидными парами соотношений:

Рис. 4.9

55

Выбирая, к примеру, последовательную схему замещения активного двухполюсника (рис. 4.10), легко найти выражения тока I4 напря-

жения U4 его пассивной нагрузки – резистора R4 :

I4 RэЕэR4 , U4 Еэ RэR4R4 .

Значения коэффициентов a34 и b34 линейной зависимости I3(I4 ) a34 b34I4 определяются решением системы двух уравнений,

связывающих линейной зависимостью значения этих токов в двух состояниях, в которых их значения известны, например, холостого хода

Контрольные вопросы

1.Какие электрические цепи называют линейными?

2.Дайте определения пассивных и активных элементов и ветвей электрических цепей.

3.Как с помощью вольтметра определить значение напряжения того или иного узла цепи по отношению к какому-либо другому узлу?

4.Как определяется напряжение ветви электрической цепи через напряжения ее узлов?

5.Сформулируйте законы Кирхгофа. Приведите примеры их составления для исследуемой цепи.

6.Как определяются значения напряжения и тока ветви электрической цепи при использовании принципа суперпозиции?

7.Сформулируйте свойство обратимости. Приведите схемы опытов, иллюстрирующих принцип обратимости.

8.Запишите выражение тока активной ветви (обобщенный закон Ома). Получите из него выражение напряжения активной ветви, проанализируйте его и сделайте заключение о правиле составления этого выражения непосредственно по схеме.

9.Сформулируйте теорему о линейных соотношениях в электрических цепях.

56

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Попов В. П. Основы теории цепей: учебник. – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 2000.

2.Основы теории цепей: метод. руководство к лабораторным работам / под ред. А.В. Сапсалева. – Новосибирск: НГТУ, 2006 (621.3; О-753; № 3109)

3.Веселовский О.Н., Браславский Л.М. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Высшая школа, 1977.

3.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – 8-е изд. – М.: Высшая школа, 1984 (или 9-е изд. – М.: Высшая школа, 1996 и 10-е изд. – М.: Гардарики, 1999).

4.Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи. – 3-е изд. – М.: Высшая школа, 1990.

5.Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. – М.: Высшая шко-

ла, 1987.

57

58

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Часть 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методическое руководство

Редактор Л.Н. Ветчакова

Выпускающий редактор И.П. Брованова Компьютерная верстка Л.А. Веселовская

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)

___________________________________________________________________________________

Подписано в печать 20.02.2015. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 300 экз. Уч.-изд. л. 3,48. Печ. л. 3,75. Изд. № 326/14. Заказ № 349. Цена договорная

___________________________________________________________________________________

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

59