Практическая работа №4
по дисциплине ОП 03. Теория электрических цепей.
Тема: «Разветвленные электрические цепи».
Цель работы: Расчет разветвленных электрических цепей.
Оснащение: 1) Схемы разветвленных электрических цепей.
Основные теоретические положения
Первый закон Кирхгофа: сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от этого узла.
Второй закон Кирхгофа: в контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения на пассивных элементах равна алгебраической сумме э.д.с. этого контура. Σ I R = Σ E.
При последовательном соединении электрический ток во всех участках цепи один и тот же, а общее сопротивление неразветвленной цепи равно сумме сопротивлений ее участков.
Порядок выполнения работы
Решить задачи по схеме, если дано: Е = 130 В, r = 0.5Ом, R1 = 30 Ом, R2 = 20 Ом,
R3 = 12 Ом.
Задача № 1.
Определить токи в схеме, мощность передачи энергии приемникам и к.п.д. источника.
Решение. Вначале определим эквивалентное сопротивление между точками А и Б:
1/ R = 1/ R1 + 1/ R2 +1/ R3 Вычислить.
Ток в неразветвленной части цепи: I = E / (r + R ) Вычислить.
Для определения токов в параллельных ветвях между узловыми точками, определим напряжение на зажимах источника. Которое ,в данном случае, равно напряжению на приемниках:
U = E – I r = I R Вычислить.
I1 = U/ R1 I2 = U/ R2 I3 = U/ R3 Вычислить.
Проверим, правильность решения: I = I1 + I2 + I3 Проверить.
Мощность передачи энергии приемникам Р = IU Вычислить.
К.п.д источника ή = U/ Е Вычислить.
2) Задача № 2.
Выполнить расчет электрической цепи по схеме, схему нарисовать самим, если сопротивление R3 отключено, а э.д.с. источника Е останется без изменения. Вычислить общий ток в цепи.
Задача № 3.
По схеме к задаче №1 известно: R1 = 10 Ом, R2 = 15 Ом, R3 = 6 Ом ,
r = 0.5 Ом , I3 = 10 А.
Определить токи в схеме, мощность и к.п.д источника
Контрольные вопросы
Что можно сказать о токе в цепи при последовательном соединении ?
Чему равно общее сопротивление неразветвленной цепи?
.
Практическая работа №5
по дисциплине ОП 03. Теория электрических цепей.
Тема: «Разветвленные электрические цепи».
Цель работы: Расчет электрических цепей (метод «свертывания» цепи).
Оснащение 1) Схемы разветвленных электрических цепей.
Основные теоретические положения
Метод эквивалентных сопротивлений применяется для расчета таких электрических цепей, в которых имеются пассивные элементы, включенные между собой последовательно, параллельно или по смешанной схеме.
На схеме рис. а) сопротивления R3 и R4 включены последовательно: между ними (в точке 3) нет ответвления с током, поэтому I3= I4, Эти два сопротивления можно заменить одним (эквивалентным), определив его как сумму R3 + R4 = R 3.4.
После такой замены получиться более простая схема рис. б).
Сопротивления R3 и R4 соединены параллельно, их можно заменить одним (эквивалентным), определив его по формуле:
R 2.4= (R 2 R 3.4) / (R2 + R3.4)
и получить более простую схему рис. в).
В схеме рис. в) сопротивления R1, R2.4, R 5. соединены последовательно. Заменив эти сопротивления одним (эквивалентным) сопротивлением между точками 1 и 5, получим простейшую схему рис. г)
Подобное преобразование дает упрощение сложных схем и значительно упрощает расчет.
Определение токов. В схеме рис. г) ток определяется по закону Ома. Токи в других ветвях первоначальной схемы определяют, переходя от схемы к схеме в обратном порядке
По рис.в) видно, что I5 = I1= I2 + I3.
Кроме того, напряжение между точками 2 и 4 U2.4 = I 1R2.4.
Зная это напряжение, легко определить токи I2 и I3= I4;
I2= U2.4/ R2; I3= I4= U2.4/ R3.4.
После определения токов I1 и I5 напряжение U2.4 можно найти как разность потенциалов между точками 2 и 4. Для этого положим V4 известным (например, равным нулю), а V2 найдем. Обойдя от точки 4 неразветвленный участок цепи с током I1 = I5 :
V2 = V4 - I5 R5 + Е – I1 r - I1 R1 ;
U2.4 = V2 - V4 = Е – I (R5+ r + R1).
Порядок выполнения работы
Решить задачи
Задача №1: по схеме рис.1 задано: R1 = 2 Ом, R2 = 30 Ом, R3 = 12 Ом, R4 = 8 Ом,
R5 = 1,5 Ом, Е = 160 В, r = 0.5Ом.
Определить токи во всех элементах схемы и к.п.д источника.
Задача №2: по схеме рис.1 задано: I3 = 3 А, а значение сопротивлений взять из задачи №1. Определить э.д.с. и мощность источника.
Рис.1
Контрольные вопросы
1.В чем суть метода «свертывания» цепей?