13

Практичне заняття Дослідження кола з різними видами з’єднання споживачів

Мета заняття. Вивчити поняття простого кола постійного струму, основні поняття змінного струму, електричні коливання. Навчитися виконувати аналіз кіл синусоїдального струму.

Студенти повинні знати:

• поняття простого кола постійного струму;

• основні поняття змінного струму;

• електричні коливання;

• аналіз кіл синусоїдального струму.

Студенти повинні вміти:

• складати електричні схеми;

• виконувати обчислення використовуючи закон Ома;

• визначати напругу та навантаження на клемах генератора;

• розраховувати та визначати середні та діючі значення змінного струму;

• будувати векторні діаграми;

• розрахунок кіл синусоїдального струму;

• застосовувати закони Кірхгофа для кіл синусоїдального струму;

• виконувати обчислення основних параметрів кола змінного струму з послідовним, паралельним та змішаним з'єднанням резистора котушки індуктивності та конденсатора;

• розрахунок складних кіл змінного струму.

Обладнання та матеріали:

1. Інструкція до практичного заняття.

2. Матеріали контрольного блоку до практичного заняття.

3. Теоретичний блок.

Література.

1. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник. – Львів: Афіша, 2001. – 424 с.

2. Загальна електротехніка / В.А. Вартабедян – 4-е вид.‚ перероб. и доп. – К.: Вища шк. Головне вид-во‚ 1986. – 359с.

3. Мілих В.І. Електротехніка та електромеханіка: Навч. посібник. – К.: Каравела, 2006. – 376 с.

4. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: Підручник. 2-ге вид. – К.: Каравела, 2007. – 296 с.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Розглянути основні положення простих кіл постійного струму.

3. Розглянути основні положення поняття змінного струму.

4. Розглянути основні положення кіл синусоїдального струму.

5. Розглянути основні положення про електричні коливання.

6. Дайте відповідь на контрольні запитання.

Прості кола постійного струму Електричні схеми, елементи схем

Впорядкований рух вільних заряджених часток в провіднику під дією електричного поля називається електричним струмом.

Для виникнення струму необхідне замкнуте електричне коло і джерело електрорушійної сили.

Електричне коло в загальному випадку включає такі елементи:

• Джерело електричної енергії – генератори, джерела живлення.

• Приймачі, що перетворюють електроенергію в інші види енергії.

• Засоби, що з’єднують джерела енергії і приймачі.

Графічне зображення кола називається електричною схемою.

Для кожної електричної схеми існує поняття вузла, вітки і контуру.

Вузол – точка з’єднання трьох або більше елементів кола.

Іноді вводиться поняття умовного вузла, в якому з’єднуються два елементи електричного кола.

Вітка – ділянка кола між двома вузлами.

Контур – замкнутий шлях обходу віток.

Електричні кола можуть бути простими і складними. До простих відносяться кола з одним джерелом живлення (або кількома джерелами в одній вітці); до складних – кола з двома або більше джерелами живлення в різних вітках.

Позначення деяких елементів електричних кіл на схемах:

Н айпростіше коло складається з джерела енергії з ЕРС Е, приймача електричної енергії або кажуть навантаження з опором R та з’єднувальних проводів. Частина кола, що включає з’єднувальні проводи і навантаження є зовнішнім колом джерела.

П ід дією електрорушійної сили Е генератора в замкнутому колі виникає і підтримується направлений рух електричних зарядів – електричний струм І.

Величина струму І визначається кількістю електричних зарядів, що проходять через поперечний перетин провідника за одиницю часу (одну секунду). Якщо величина струму в часі не змінюється, то , де q – кількість електрики (кількість електричних зарядів), що проходить за t секунд.

Одиницею виміру електричного струму є ампер.

.

Якщо величина струму непостійна і змінюється в часі, залежність має вираз в диференційній формі .

В металевих провідниках електричний струм є рух негативних зарядів – електронів. В інших випадках (наприклад, електролітах) електричний струм здійснюється переміщенням і негативних, і позитивних зарядів в протилежних напрямках.

Рух позитивних зарядів в одному напрямку рівноцінний переміщенню від’ємних зарядів в протилежному напрямку.

Для визначеності умовлено за позитивний напрямок струму в провідниках вважати напрямок руху позитивних зарядів.

В джерелі електрорушійної сили на переміщення електричних зарядів витрачається певна енергія.

Відношення роботи А, що здійснюється зовнішніми силами при переносі зарядженої частки всередині джерела до її заряду Q називається електрорушійною силою джерела енергії (ЕРС) – .

Якщо Q = 1 Кл, то Е = А, тобто ЕРС чисельно дорівнює роботі, що здійснюється зовнішніми силами при переносі одиниці заряду на ділянці АВ (див. попередній мал.). ЕРС визначається в вольтах

.

Дією електрорушійної сили джерела забезпечується певна різниця потенціалів на його клемах. Клема з більш високим потенціалом називається позитивною і позначається знаком « + ». Клема з більш низьким потенціалом називається від’ємною і позначається знаком « – ». Іншими словами клема « + » має більше вільних позитивних зарядів або менше від’ємних, а клема « – » має менше позитивних або більше від’ємних зарядів.

У зовнішньому колі струм направлений від клеми « + » до клеми « – », тобто від точки з більш високим потенціалом до точки з більш низьким потенціалом.

В джерелі напрямок струму співпадає з напрямком ЕРС – від клеми « – » до клеми « + ».

Проходження електричного струму в колі пов’язане з втратою енергії. Ця енергія постачається в коло джерелом і перетворюється в колі в інші види енергії.

Елемент кола, в якому здійснюється необоротний процес перетворення електроенергії в теплову називається електричним активним опором.

Розглянемо ділянку кола 1 – 2.

Проходження струму на ділянці обумовлене різницею потенціалів U =  1 –  2 на його кінцях або напругою U на ділянці.

Далі буде використовуватись таке узгодження: додатний (позитивний) напрямок напруги приймається від точки 2 з низьким потенціалом до точки 1 з більш високим потенціалом, тобто протилежно напрямку струму на цій ділянці кола.

Напруга на ділянці кола називають ще падінням напруги. Напруга вимірюється як і ЕРС в вольтах – “В”.