Лабораторна робота № 2

1. Опис експериментальної установки

Експериментальна установка містить ідеальний генератор постійного струму G, три резистори, які включені змішано: два резистори R₂ і R₃ – паралельно, а послідовно з ними – резистор R₁. Для вимірювання сил електричних струмів у розгалуженнях електричного кола встановлені амперметри РА₁, РА₂ і РА₃. Для вимірювання напруг на ділянках кола встановлені вольтметри РV₁, РV₂ і на затискачах генератора РV. Для комутації кола передбачений вимикач SА.

Принципова електрична схема експериментальної установки наведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Принципова електрична схема експериментальної установки.

Для складання схеми необхідно мати 15 провідників (на схемі позначені номерами 1-15).

2. Розрахункова схема експериментальної установки

При складанні розрахункової схеми прийняті наступні допущення:

1. внутрішній опір генератора дорівнює нулю;

2. опори з’єднувальних проводів, обмоток амперметрів і контактів вимикачів дорівнюють нулю;

3. опори обмоток вольтметрів дорівнюють нескінченності.

Тоді розрахункова схема електричного кола експериментальної установки має вигляд, наведений на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 - Розрахункова схема електричного кола експериментальної установки.

На розрахунковій схемі введені наступні умовні позначення:

U – напруга на затискачах кола, В;

R₁ – опір першого резистора, Ом;

R₂ – опір другого резистора, Ом;

R₃ – опір третього резистора, Ом;

U₁ – напруга на затискачах першого резистора, В;

U₂ – напруга на затискачах другого і третього резисторів, В;

I₁ – сила струму в першому резисторі, А;

I₂ – сила струму в другому резисторі, А;

I₃ – сила струму в третьому резисторі, А.

3. Завдання з виконання експериментального дослідження

3.1 Зібрати схему експериментальної установки.

3.2 Подати напругу на затискачі експериментальної установки.

3.3 Зняти показання приладів, результати занести в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4

№ п/п	Умови проведення експерименту	Показання приладів
		I1, А	I2, А	I3, А	U,В	U1,В	U2,B
1	Вимикач SА замкнений

3.4 Прийняти, що значення електрорушійної сили дорівнює напрузі на затискачах генератора, тому що генератор ідеальний.

3.5 Визначити за допомогою експериментальних даних еквівалентний опір всього кола, використовуючи рівняння:

де R_Е – еквівалентний опір всього кола, Ом.

3.6 Визначити за допомогою експериментальних даних опір першого резистора, використовуючи рівняння закону Ома для ділянки кола:

3.7 Визначити за допомогою експериментальних даних опір другого резистора, використовуючи рівняння закону Ома для ділянки кола:

3.8 Визначити за допомогою експериментальних даних опір третього резистора, використовуючи рівняння закону Ома для ділянки кола:

3.9 Визначити потужність, що розвивається генератором при навантаженні, використовуючи рівняння:

3.10 Визначити потужність, спожиту першим резистором, використовуючи рівняння:

3.11 Визначити потужність, спожиту другим резистором, використовуючи рівняння:

3.12 Визначити потужність, спожиту третім резистором, використовуючи рівняння:

3.13 Скласти баланс потужностей, використовуючи розрахункові дані:

3.14 Занести отримані значення в таблицю 2.5.

Таблиця 2.5

№ п/п	Фізичні величини, що характеризують коло
	Е, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	Р, Вт	Р1, Вт	Р2, Вт	Р3, Вт
1

3.15 Підтвердити за допомогою експериментальних даних перший закон Кірхгофа:

.

3.16 Підтвердити за допомогою експериментальних даних другий закон Кірхгофа:

.

ТЕМАТИЧНЕ КОМПЛЕКСНЕ КВАЛІФІКАЦІЙНЕ ЗАВДАННЯ

Умова

Реальний машинний генератор живить лінію електропередачі, опір якої R_Л1. Технічна характеристика генератора: електрорушійна сила, що розвивається, Е, внутрішній опір R_В. Наприкінці лінії електропередачі підключене навантаження, опір якого R_Н1. Далі підключена наступна лінія електропередачі, опір якої R_Л2. Наприкінці другої лінії електропередачі підключене навантаження, опір якого R_Н2.

Для вимірювання сили електричного струму генератору передбачений амперметр. На початку і наприкінці першої лінії електропередачі установлені вольтметри. Вольтметр також установлений наприкінці другої лінії електропередачі. Кожне навантаження включене через вимикач.

Завдання

1. Скласти принципову електричну схему описаного електричного кола. Навантаженням є освітлювальні установки. Окремі елементи кола виділити жирними лініями, а їх з'єднуючі проводи – тонкими лініями. Позначити номери проводів.

2. Скласти розрахункову схему електричного кола, прийнявши наступні допущення:

• опори прямого і зворотнього проводів лінії електропередачі зосередити в одному місці;

• опорами проводів, які з'єднують елементи кола, зневажити;

• опором амперметра зневажити;

• опори вольтметрів прийняти рівним нескінченності.

3. Виконати розрахунок електричного кола:

• замінити послідовно включені опори другої лінії R_Л2 і навантаження R_Н2 одним еквівалентним опором R₂;

• скласти еквіваленту розрахункову схему кола;

• замінити паралельно включені опори першого навантаження R_Н1 та R₂ одним еквівалентним опором R₁₂;

• скласти нову еквіваленту розрахункову схему кола;

• визначити силу електричного струму в першій лінії електропередачі I;

• визначити напругу на затисках генератора U;

• визначити спадання напруги в першій лінії електропередачі U_Л1;

• визначити напругу на затисках першого навантаження U_Н1;

• визначити силу електричного струму в розгалуженні першого навантаження I₁;

• визначити силу електричного струму в другій лінії електропередачі I₂;

• визначити спадання напруги в другій лінії електропередачі U_Л2;

• визначити напругу на затисках другого навантаження U_Н2;

• визначити сумарну потужність, яка розвивається генератором Р_Г;

• визначити втрати потужності в генераторі Р_В;

• визначити сумарні втрати потужності в лініях електропередачі Р_Л;

• визначити потужність, яку споживає перше навантаження Р_Н1;

• визначити потужність, яку споживає друге навантаження Р_Н2;

• визначити сумарну потужність навантаження Р_Н;

• визначити коефіцієнт корисної дії першої лінії електропередачі _Л1;

• визначити коефіцієнт корисної дії другої лінії електропередачі _Л2;

• визначити коефіцієнт корисної дії генератора _г.