Содержание отчета и его форма

1. Название и цель работы.

2. Исследуемые схемы и таблицы результатов в порядке выполнения работы.

3. Обработка результатов измерений.

ЗАДАНИЕ 1

1.1. По экспериментальным данным (п.п.1.3 −1.4) рассчитать ток в цепи

1.2. Построить нагрузочные характеристики для каждого из источников.

1.3. Найти параметры элементов последовательной (E, R_i) и параллельной (J, G) схем замещения исследованных источников. Внутреннее сопротивление источника (источник энергии J_k) принять равным 30 кОм.

1.4. Рассчитать по экспериментальным данным мощность, рассеиваемую во внешней нагрузке R_н, мощность источника Рист, мощность, рассеиваемую на внутреннем сопротивлении R_i, КПД () при различных внешних нагрузках R_м.

1.5. Построить графики зависимости P_H (R_M); P_ист (R_M); η(R_M) исследуемых источников.

1.6. Рассчитать максимальную мощность, которая может рассеиваться во внешней нагрузке, подключенной к источнику энергии Е1.

ЗАДАНИЕ 2

2.1. Определить значение потенциалов всех точек и падений напряжений на всех элементах цепи (рисунок 12). Результаты расчетов занести в таблицу 4.

2.2. По экспериментальным данным рассчитать значения токов во всех ветвях при различных сопротивлениях ветвей. Результаты расчетов занести в таблицы 3 и 4.

2.3. Проверить выполнение первого закона Кирхгофа в узлах и второго – в контурах цепи (рисунок 12).

2.4. На основании полученных экспериментальных данных сделать выводы о зависимости токов в ветвях с источниками напряжений и источниками токов от сопротивлений ветвей.

2.5. Рассчитать и сравнить мощность, отдаваемую источниками, с активной мощностью, рассеиваемой в резисторах. Рассчитать погрешность δ:

УКАЗАНИЕ. Мощность, отдаваемая источником напряжения Р_Е, определяется из выражения P_E = E·I, где Е – ЭДС, I – ток, текущий через источник напряжения. Если направление ЭДС и тока совпадают, то мощность положительна, если не совпадают – отрицательна. Мощность источника тока P_I определяется из выражения:

где U_I – напряжение на зажимах источника тока; I_k – ток источника тока, причем, если стрелка источника тока обращена к точке с большим потенциалом («плюсу» падения напряжения), то мощность источника положительна, а если к «минусу» − отрицательна. Мощность, рассеиваемая в резисторе R, определяется из выражения

где I – ток, протекающий через резистор с сопротивлением R.

2.6. Рассчитать любым методом токи I₁, I₂, I₃ в цепи рисунка 5. Значения внутреннего сопротивления источника напряжения R_i берут по результатам измерений в задании 1.

2.7. Рассчитать напряжение на участках AB, BM, BS, AS, AM, SM цепи рисунка 2. Результаты расчетов занести в таблицу 4, столбец «расcчитано».

2.8. Проверить выполнение баланса мощностей в цепи.

ЗАДАНИЕ 3

3.1. По экспериментальным данным рассчитать падение напряжения на всех элементах цепи и тока во всех ветвях для 2 – х режимов работы:

(I_k = O; E), (I_k; E = O). Результаты расчетов занести в таблицу 4.

3.2. Рассчитать по данным п. 3.1. методом наложения токи и напряжения в схеме рисунка 12. Сравнить результаты с величинами, полученными в задании 2 (таблица 4).

4. Выводы.

Отчет должен иметь титульный лист с указанием Ф.И.О. студента, номера группы и даты выполнения работы.

Контрольные вопросы и защита работы

1. Дайте определение независимым идеальным источникам напряжения и тока.

2. Каким образом экспериментально находятся ЭДС и внутреннее сопротивление источников?

3. Какие схемы замещения источников вы знаете?

4. Каковы достоинства электронных вольтметров по сравнению с приборами, не содержащими усилителей?

5. Почему при измерении напряжений (токов) желательно, чтобы стрелка измерительного прибора находилась в первой половине шкалы?

6. Каким образом измеряются токи с помощью электронных вольтметров? Как выбрать сопротивления измерительных резисторов?

7. Для цепи рисунка 9 рассчитать и построить кривую мощности, рассеиваемой во внешней нагрузке при изменении ее сопротивления от нуля до бесконечности.

8. Рассчитайте мощность источника, рассеиваемую на внутреннем сопротивлении R_i (рисунок 9) при изменении R_M от 0 до .

9. Какая наибольшая мощность может рассеяться во внешней нагрузке, подключенной к источнику с параметрами Е = 10 В; R_i = 5 Ом? Какое сопротивление должна иметь внешняя нагрузка R_H, чтобы в ней выделялась мощность 4 Вт?

10. Рассчитайте КПД цепи рисунка 9 и постройте кривую  = f (R_M).

11. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений.

12. В каких случаях уравнения по законам Кирхгофа могут быть написаны в комплексном виде?

13. Может ли на зажимах участка цепи (рисунок 13) напряжение равняться нулю? Если может, то при каких условиях?

14. Какие особенности существуют при составлении уравнений Кирхгофа при наличии в цепи источников тока?

15. Каким образом рассчитывают активную мощность, отдаваемую:

а) источниками напряжения; б) источниками тока?

16. Как изменяется ток в ветвях цепи рисунка 14, если сопротивление резистора R₃: а) уменьшить в два раза; б) увеличить в два раза?

17. Рассчитайте действующее значение напряжения между точками М и S в цепи рисунка 14.

18. Замените в цепи рисунка 14 источник напряжения эквивалентным источником тока. Определите точки I₁, I₂, I₃ для эквивалентной цепи, сравните с точками I₁ и I₂, полученными для цепи рисунка 14 до замены.

19. При каком значении Е в цепи рисунка 14 ток I₁ = 0?

20. Могут ли в цепи рисунка 14 токи I₂ и I₃ быть равными нулю?

21. В чем сущность метода наложения и какие ограничения он имеет?

22. Можно ли рассчитать мощность методом наложения? Если нельзя, то почему?

Защита лабораторной работы производится при наличии отчета в виде устного опроса. Подготовка к защите осуществляется по настоящим методическим указаниям.

Рисунок 13

Рисунок 14

Лабораторная работа №2

«Мгновенные напряжения и токи в цепях R, L и С

при произвольных воздействиях»

Цель и содержание

Цель работы:

1. Изучить формы откликов тока в резистивных, емкостных и индуктивных цепях при воздействиях напряжения произвольной формы.

2. Научиться экспериментально определять действующие значения и начальные фазы токов и напряжений в R, L, C-цепи при постоянной частоте.

Для достижения цели необходимо:

1. Исследовать формы откликов тока, получающихся в резистивных, емкостных и индуктивных цепях при воздействиях напряжения произвольной формы.

2. Экспериментально измерить действующие значения и начальные фазы токов во всех ветвях и падений напряжения на всех элементах R, L, C-цепи при постоянной частоте. Проверить справедливость законов Кирхгофа для R, L, C-цепи.