Робоче завдання
В схемі, зображеній на рис.3.1, задати ЕДС Е1 і E2 джерел енергії і їх внутрішні опори R01 і R02, а також номінали елементів ланцюга відповідно варіанту завдання, наведеного в табл.3.2. В якості відлікового потенціалу, вибрати потенціал зазначеної точки.
Вимірити силу струмів, напруги між проіменованими точками ланцюга і потенціали цих же точок за значенням та знаком. Розглянути три варіанта стану ланцюга в залежності від значень джерел напруги. Результати вимірів звести в табл.3.1.
Примітки:
А) Так як безпосередньо вимірити потенціал якої-небудь точки принципово неможливо, то завжди вимірюють різницю потенціалів між досліджуваною точкою і тою точкою, потенціал якої умовно прийнятий рівним нулю (відлікова точка для потенціалів).
Б) При усіх вимірах необхідно враховувати не тільки значення, але й знак різниці потенціалів.
3. За відомими з досліду п.2 напругам, ЕДС і опорам обчислити силу струмів на ділянці ланцюга, що не містить ЕДС, на ділянці ланцюга з ЕДС і в нерозгалуженому ланцюзі в цілому і перевірити справедливість закону Ома в усіх цих випадках.
Обчислити аналітично, з використанням метода рівнянь Кірхгофа, силу і напрямки струмів в гілках для вихідних варіантів схем, а також напруги на елементах. Занести їх в табл.3.1 і порівняти з виміряними значеннями при досліджуванні.
За даними досліду п.2 побудувати потенційні діаграми зовнішнього контуру ланцюга для усіх трьох варіантів ланцюга (см. табл. 3.1) на одному графіці.
За даними табл. 3.1 перевірити дотримання принципу суперпозиції и навести приклади.
Зробити висновки по роботі.
Табл. 3.2 (напруги В, опори Ом )
№ вар |
Е1 |
Е2 |
R01 |
R02 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
R6 |
R7 |
ЗАЗ вузол |
3 |
3 |
8 |
2 |
3 |
8 |
2 |
10 |
7 |
4 |
3 |
5 |
б |
Виходячи з законів Кіргофа:
I4 = I6 + I01;
ж)I1 = I01 + I6;
I3 = I5 + I4;
г)I2 = I02 + I7;
I5 = I02 + I7;
U6 + E1 - U01 = 0;
U01 + U4 + U3 + U1 = E1;
U3 + U5 + U02 + U2 = E2;
U02 – U7 = E2;
Складемо матрицю струмів для вихідних Складемо матрицю струмів для E1 =0
значень:
№ |
I01 |
I02 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
I6 |
I7 |
b |
||||||||||
1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
||||||||||
2 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
||||||||||
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
||||||||||
4 |
0 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
||||||||||
5 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
||||||||||
6 |
-2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
0 |
-3 |
||||||||||
7 |
2 |
0 |
8 |
0 |
10 |
7 |
0 |
0 |
0 |
3 |
||||||||||
8 |
0 |
3 |
0 |
2 |
10 |
0 |
4 |
0 |
0 |
8 |
||||||||||
9 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-5 |
8 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
№ |
I01 |
I02 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
I6 |
I7 |
b |
1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
2 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
0 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
5 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
6 |
-2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
0 |
0 |
7 |
2 |
0 |
8 |
0 |
10 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
0 |
3 |
0 |
2 |
10 |
0 |
4 |
0 |
0 |
8 |
9 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-5 |
8 |
Складемо матрицю струмів для E2 =0
№ |
I01 |
I02 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
I5 |
I6 |
I7 |
b |
1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
2 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
0 |
-1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
5 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
-1 |
0 |
6 |
-2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
0 |
-3 |
7 |
2 |
0 |
8 |
0 |
10 |
7 |
0 |
0 |
0 |
3 |
8 |
0 |
3 |
0 |
2 |
10 |
0 |
4 |
0 |
0 |
0 |
9 |
0 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-5 |
0 |
Вирішуючи ці матрці ми отримаємо значення 9 струмів на кожному резисторі схеми, при чому, якщо струм виходить від’ємній, то ми змінюємо його на протилежний.
Формули розрахунку напруг:
Uаб = Uа = I4 * R4;
Uбв = Uв = I5 * R5;
Uвг = E2-I02 * R02;
Uгд = I2 * R2;
Uдж =I1 * R1;
Uжа = Е1 – I01 * R01;
Uг = Uбв + Uвг;
Uбд = Uд = I3 * R3;
Uж = Uаб + Uжа;
Для вихідних значень:
I01 |
0,61 |
I02 |
1,09 |
I1 |
0,01 |
I2 |
1,25 |
I3 |
0,16 |
I4 |
0,01 |
I5 |
0,15 |
I6 |
0,60 |
I7 |
0,94 |
Для E1 =0
I01 |
0,04 |
I02 |
1,12 |
I1 |
0,07 |
I2 |
1,32 |
I3 |
0,12 |
I4 |
0,07 |
I5 |
0,20 |
I6 |
0,03 |
I7 |
0,93 |
Для E2 =0
I01 |
0,65 |
I02 |
0,03 |
I1 |
0,09 |
I2 |
0,07 |
I3 |
0,04 |
I4 |
0,09 |
I5 |
0,04 |
I6 |
0,57 |
I7 |
0,02 |
|
Варіанти ланцюгів |
|||||
Вихідний |
Е1=0 |
Е2=0 |
||||
Експ. |
Розрах. |
Експ. |
Розрах. |
Експ. |
Розрах. |
|
Uaб |
|
0,07 |
|
0,49 |
|
0,63 |
Uбв |
|
0,6 |
|
0,8 |
|
0,16 |
Uвг |
|
4,73 |
|
4,64 |
|
-0,09 |
Uгд |
|
2,5 |
|
2,64 |
|
0,14 |
Uдж |
|
0,08 |
|
0,56 |
|
0,72 |
Uжа |
|
1,78 |
|
-0,08 |
|
1,7 |
Ua |
|
0,07 |
|
0,49 |
|
0,63 |
Uб |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
Uв |
|
1,6 |
|
0,8 |
|
0,16 |
Uг |
|
5,33 |
|
5,44 |
|
0,07 |
Uд |
|
1,6 |
|
1,2 |
|
0,4 |
Uж |
|
1,85 |
|
0,41 |
|
2,33 |
I01 |
|
0,61 |
|
0,04 |
|
0,65 |
I02 |
|
1,09 |
|
1,12 |
|
0,03 |
I1 |
|
0,01 |
|
0,07 |
|
0,09 |
I2 |
|
1,25 |
|
1,32 |
|
0,07 |
I3 |
|
0,16 |
|
0,12 |
|
0,04 |
I4 |
|
0,01 |
|
0,07 |
|
0,09 |
I5 |
|
0,15 |
|
0,20 |
|
0,04 |
I6 |
|
0,60 |
|
0,03 |
|
0,57 |
I7 |
|
0,94 |
|
0,93 |
|
0,02 |