1.5 Контрольные вопросы

1.5.1 Какие параметры электрической цепи определяют из режимов холостого хода и короткого замыкания?

1.5.2 На какие параметры влияет внутреннее сопротивление источника?

1.5.3 Как зависит кпд электрической цепи от внутреннего сопротивления источника?

1.5.4 При каком сопротивлении нагрузки мощность достигает максимальной величины?

1.5.5 Объяснить, почему уменьшается напряжение на зажимах источника с увеличением нагрузки?

1.5.6 Может ли напряжение на зажимах источника равняться ЭДС? Ответ обосновать.

Лабораторная работа №2

Изучение законов Кирхгофа в применении к многоконтурной электрической цепи

2.1 Цель работы

Проверка опытным путём основных соотношений для расчета сложной электрической цепи с применением законов Кирхгофа.

2.2 Теоретические сведения

Для расчета электрических цепей наряду с законом Ома применяют два закона Кирхгофа, являющиеся следствиями закона сохранения энергии.

Методы расчета с применением законов Кирхгофа позволяют рассчитать электрическую цепь любой конфигурации и сложности, т.е. являются основными.

Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрических цепей и выражает баланс токов в них: в узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю:

= 0

В эту сумму токи входят с разными знаками в зависимости от направления их по отношению к узлу: условно принято, токи направленные к узлу считать положительными, а токи направленные от узла отрицательными.

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрических цепей и выражает баланс напряжений в них: в контуре электрической цепи алгебраическая сумма электродвижущих сил равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивлениях, входящих в этот контур:

Порядок расчета электрических цепей с применением законов Кирхгофа сводится к следующему:

1. Задаются произвольными направлениями обхода контуров;

2. Произвольно проставляют направления токов в отдельных ветвях цепи;

3. По первому закону Кирхгофа составляют (n-1) независимых уравнений, где n – количество узлов электрической цепи;

4. По второму закона Кирхгофа составляют (b-(n-1)) уравнений, где b – количество ветвей электрической цепи;

5. Полученную систему уравнений решают алгебраическим путем и определяют величину и реальные направления токов ветвей.

2.3 Экспериментальная часть

На рисунке 2.1 приведена электрическая схема опыта.

pV

Рисунок 2.1 Электрическая схема для проверки законов Кирхгофа

Используемое оборудование при сборке данной схемы:

Е₁, Е₂– источники постоянного напряжения БП – 15 со встроенными вольтметрами;

Е₃– источник постоянного напряжения БП – 5 со встроенным вольтметром;

рА– амперметр, подключенный через блок «Контроль 1»;

pV – вольтметр;

R₁ – резистор сопротивлением 1 кОм;

R₂ – резистор сопротивлением 220 Ом;

R₃ – резистор сопротивлением 30 Ом.

2.4 Порядок проведения работы

2.4.1 Записать технические данные используемых приборов.

2.4.2 Собрать электрическую схему (рисунок 2.1) и дать проверить её преподавателю.

2.4.3 Включить источники постоянного напряжения БП – 15 и БП – 5 со встроенными вольтметрами. Установить ЭДС источниковЕ₁, Е₂ =10-15 В, Е₃= 5-10 В (по указанию преподавателя). Измерить ток в ветвях.

2.4.4 Вольтметрами замерить падения напряжения на резисторах. Данные занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Результаты измерений и вычислений

Измерить									Вычислить
Е1, В	Е2, В	Е3, В	I1, А	I2, А	I3, А	UR1, В	UR2, В	UR3, В	I1, А	I2, А	I3, А

2.4.5 Рассчитать токи ветвей с применением законов Кирхгофа. Записать результаты расчета в таблицу 1 и сравнить с результатами измерений. Составить баланс мощности, вычислив предварительно мощности генератора и потребителей энергии. Ответить на контрольные вопросы.