УДК 621.38
ББК 31.211+32.859
Составитель: |
кандидат технических наук, доцент кафедры теоретических основ электротехники Г.Е. Лустенберг. |
Рецензенты: |
доктор технических наук, профессор кафедры электроподвижного состава ИрГУПС Л. А. Астраханцев, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ А.С. Смирнов. |
Методические указания включают теоретические сведения и описание пяти лабораторных работ и предназначены для студентов специальностей 230105, 280102, 280202. Отдельные работы могут использоваться при изучении дисциплины «Электроника и схемотехника» студентами специальностей 090105.
Ил. 25. Табл. 7. Библиогр.: 3 назв. Приложение
Иркутский государственный университет путей сообщения, 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 6
ЗАКОНЫ КИРХГОФА 6
1.1. Порядок выполнения работы 6
1.1.1. ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ ТОКОВ (ПЕРВЫЙ ЗАКОН) 6
1.1.2. ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ (ВТОРОЙ ЗАКОН) 7
1.2. Обработка результатов экспериментов 8
1.2.1. ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ ТОКОВ 8
1.2.2. ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ 8
Контрольные вопросы 8
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 9
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. ЧАСТЬ I 9
2.1. Порядок выполнения работы 9
2.1.1. ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ 10
2.1.2. ПРИНЦИП ВЗАИМНОСТИ (ОБРАТИМОСТИ) 12
2.1.3. ТЕОРЕМА КОМПЕНСАЦИИ 12
2.2. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 14
Контрольные вопросы 14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 14
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. ЧАСТЬ II 15
3.1. Порядок выполнения работы 15
3.1.1. ПРИНЦИП НАЛОЖЕНИЯ 15
3.1.2. ПРИНЦИП ЛИНЕЙНОСТИ 15
3.1.3. ТЕОРЕМА ОБ АКТИВНОМ ДВУХПОЛЮСНИКЕ 18
3.2. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 19
Контрольные вопросы 19
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 20
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ КАТУШКИ И КОНДЕНСАТОРА 20
4.1. Порядок выполнения работы 20
4.2. Содержание отчета 25
Контрольные вопросы 27
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 27
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ КАТУШКИ И КОНДЕНСАТОРА 27
5.1. Порядок выполнения работы 27
5.2. Содержание отчета 28
Контрольные вопросы 30
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 31
ПРИЛОЖЕНИЕ 31
П.1. Система схемотехнического моделирования Multisim 7 31
П.2. Системные требования и ограничения версии Multisim 7 Demo 31
П.3.Краткое описание интерфейса 32
П.4. Сборка схемы, обозначения и моделирование 41
П.5. Сохранение и загрузка схемного файла 41
Введение
Лабораторный практикум (18 часов) по дисциплине «Электротехника и электроника» выполняется в 3-м семестре. Его целью является овладение навыками экспериментального исследования электронных устройств и сопоставление полученных результатов с теорией. Применение универсальных стендов и вычислительного зала позволяет выполнять лабораторные работы фронтальным методом.
В настоящее время, наряду с традиционным натурным экспериментом, все шире применяется вычислительный эксперимент (или компьютерное моделирование). В качестве программного средства для проведения вычислительных экспериментов используется система схемотехнического моделирования Multisim 7 Demo. Практика показывает, что для освоения программы Multisim 7 Demo в процессе выполнения лабораторных работ, требуется примерно два занятия в компьютерном зале. Остальные работы могут выполняться студентами в часы самостоятельной подготовки. В приложении рассмотрены минимально необходимые сведения о работе с программой. Кроме этого, необходимые пояснения даются непосредственно при описании порядка выполнения работы.
В настоящих методических указаниях приводятся пять компьютерных лабораторных работ, выполняемых по индивидуальным вариантам, тематика которых охватывает основные теоремы, законы и принципы теории линейных электрических цепей.
После выполнения работы № 1 по экспериментальной проверке законов Кирхгофа следуют две работы, посвященные принципам и теоремам электрических цепей (№ 2, № 3). Студенты должны самостоятельно их сформулировать на основе проведенных экспериментов. В работах № 4, № 5 исследуются установившиеся режимы последовательной и параллельной RLC-цепи переменного тока.
Перед выполнением работы необходимо изучить рекомендуемый теоретический материал. Описание каждой работы состоит из формулировки ее цели, двух разделов и контрольных вопросов. Первый раздел содержит исчерпывающие инструкции относительно порядка выполнения экспериментов. Во втором разделе даны рекомендации по обработке результатов и их представлению в отчете, а также необходимые таблицы и формулы. Первый и второй разделы, а также рекомендуемый материал из учебников, должны быть тщательно проработаны при подготовке к работе. Контрольные вопросы позволяют несколько расширить тематику работ за счет дополнительного экспериментирования. Это исключительно полезно для развития интуиции и понимания процессов в электрических цепях.
Отчет по работе должен завершаться содержательными выводами, сделанными студентом индивидуально и являющимися главным результатом лабораторного исследования.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Законы кирхгофа
Цель работы:
Изучение теоретического материала [1, п.1.8].
Проверка законов Кирхгофа на примере цепи постоянного тока методом вычислительного эксперимента.
1.1. Порядок выполнения работы
1.1.1. Закон кирхгофа для токов (первый закон)
1.1.1.1. Соберите схему цепи постоянного тока, заданную преподавателем, в программе Multisim 7 (см. Приложение). Установите параметры схемы и обозначения в соответствии с заданием.
1.1.1.2. Произвольно выберите некоторый узел и включите по амперметру (из группы Indicators) в каждую ветвь, присоединенную к этому узлу. Положительные зажимы амперметров должны быть подключены к выбранному узлу (рис. 1.1). Необходимо помнить, что амперметр включается в ветвь последовательно.
Рис. 1.1. Однополярное подключение амперметров к узлу
1.1.1.3. Зарисуйте подсхему с амперметрами в протокол. Включите схему и запишите показания амперметров. Выключите схему.
1.1.1.4. Измените полярность подключения всех амперметров. Повторите измерение токов.
1.1.1.5. Повторите пп. 1.1.1.2-1.1.1.4 для другого узла.
1.1.1.6. Измените полярность подключения нескольких амперметров. Повторите измерения п. 1.1.1.3.