МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Інститут телекомунікаційних систем

Лабораторна робота № 3

Закони ома і кірхгофа. Потенційна діаграма електричного ланцюга

з дисципліни

“Теорія електричних кіл 1. Елементна база і основи теорії лінійних кіл.”

для напрямів підготовки (бакалавр):

“6.050903 Телекомунікації”

Варіант 3.1

Виконав

Студент 1 курсу ІТС

Группи ТС-02

Сліпець Ю. Ю.

Перевірив

Карнаух В.Я.

Київ – 2011

Короткий зміст роботи

В процесі виконання роботи вимірюють:

- силу струму, напруги на елементах в нерозгалуженому ланцюзі і перевіряють закон Ома;

- силу струму, напруги на елементах в складному ланцюзі і перевіряють закони Кірхгофа;

- перевіряють принципи суперпозиції для лінійного ланцюга.

Аналітично розраховують силу струмів в обох ланцюгах і порівнюють з дослідними даними. Будують потенційні діаграми для одного і того ж контуру при різних силах струмів в його елементах. Аналітично визначають потенціали в ланцюзі і порівнюють з дослідними даними.

Підготовка до роботи

1. Питання: Як формулюються перший і другий закони Кірхгофа?

Відповідь: Перший закон Кірхгофа:

Алгебраїчна сума струмів в вузлі електричих схем дорівнює нулю.

Другий закон Кірхгофа:

Алгебраїчна сума падінь напруг на замкнутому контурі електричної схеми дорівнює нулю.

2. Питання: Чому при розрахунку ланцюга число незалежних рівнянь, що складаються по першому закону Кірхгофа, на одиницю менше числа вузлів?

Відповідь: Це випливає з теорії вузлових потенціалів.

3. Питання: Скільки незалежних рівнянь необхідно складати за другим законом Кірхгофа?

Відповідь: Така кількість, якої не вистачає для рішення системи, тобто, якщо ми маємо n невідомих і n-k рівнянь із першого закону Кірхгофа, то подругому потрібно скласти k.

4. Питання: Як перевірити, чи задовольняють отримані дослідним шляхом сили струмів і напруги відповідно першому і другому законам Кірхгофа?

Відповідь: Підставити отримані величини у систему рівнянь та перевірити тотожності, що відповідають законам Кірхгофа.

5. Питання: Що таке потенційна діаграма контуру електричного ланцюга?

Відповідь: Це графік залежності потенціалу від зміни опору.

6. Питання: Як побудувати потенційну діаграму за результатами досліду?

Відповідь:

• Вибирають напрямок обходу замкнутого контуру, для якого будують потенційну діаграму.

• Позначають буквами або цифрами точки контуру.

• Вибирають масштаб для опорів і масштаб для потенціалів.

• На осі абсцис відкладають всі точки контуру, що відповідають сумі значень опорів ділянок контуру в послідовності відповідній розташуванню їх в контурі від вибраної початкової точки.

• З цих точок відновлюють ординати, рівні потенціалам точок електричного ланцюга.

• Отримані точки потенціалів з'єднують прямими лініями.

7. Питання: Як визначити з потенційної діаграми силу і напрямок струму в гілці контуру?

Відповідь: Нехай на потенційній діаграмі точка А відповідає меншому значенню опору, а точка В більшому. Якщо різниця потенцілів між точкою В та А від’ємна, то струм в контурі спіпадає з напрямком обходу контура, а величина цього струму дорівнює відношеню різниці потенціалів до опру даної ділянки.

8. Питання: Як визначити з потенційної діаграми значення і знак напруги між будь-якими двома точками електричного ланцюга?

Відповідь: Якщо U₁-U₂ має додатнє значення, то тоді напрямок напруги співпадає з напрямком обходу контуру, а її величина дорівнює модулю цієї різниці.

9. Питання: Що таке принцип суперпозиції для лінійного ланцюга і як він формулюється і перевіряється?

Відповідь: Принцип суперпозиції (накладення) дозволяє поділяти аналіз лінійного ланцюга, в якому діють два і більше джерел енергії , на більш прості варіанти аналізу ланцюга, в якому діє тільки одне джерело.

Принцип суперпозиції полягає в тому, що струм в кожний гілці лінійною ланцюга з декількома джерелами електричної енергії, дорівнює алгебраїчній сумі струмів, які обумовлені в цій гілці кожним з джерел окремо.

У відповідності з принципом суперпозиції струм в кожний гілці електричного лінійного ланцюга може бути представлений:

I_к=G_к1E₁ + G_к2E₂ + …+ G_кnE_к + …+ G_кмE_м = I_к1 + I_к2 +…+ I_кn +…+I_{км ,}

де: Е₁, Е₂ …Е_м – джерела напруг в гілках ланцюга; G_км =1/R_km – взаємна провідність «к» і «м» гілок; G_кn =1/R_kk – вхідна провідність «к»– гілки; I_км – струм в гілці «к», обумовлений джерелом E_м в гілці «м».

10. Питання: Як вплине на вигляд потенційної діаграми вибір іншої точки з нульовим потенціалом? Привести аргументи.

Відпровідь: Діаграма змістить з кінця в початок на відповідну кількість точок.