Основные принципы и теоремы линейных электрических цепей. Часть I
Цель работы:
Изучение теоретического материала [1, п.1.12, п. 1.16].
Методом вычислительного эксперимента убедиться в выполнении следующих принципов и теорем: принципа эквивалентности, принципа взаимности и теоремы компенсации.
2.1. Порядок выполнения работы
А
)
соберите пассивную резистивную схему,
заданную преподавателем. Идеализированные
резистивные элементы выбираются из
группы Basic, семейство RESISTOR.
Поворот осуществляется комбинацией
Ctrl-R. После
того, как элемент помещен на рабочее
поле, остальные элементы того же типа
могут быть добавлены из раскрывающегося
списка «In Use
List» на панели инструментов.
Один из узлов цепи необходимо заземлить,
соединив его с элементом Ground (земля
), находящимся в группе Sources,
семейство POWER_SOURCES.
Б) замените позиционные обозначения резистивных элементов по умолчанию (поле RefDes, вкладка Label окна свойств) на заданные в схеме. Это окно открывается двойным щелчком кнопкой мыши на элементе. В поле Label можно указать дополнительную информацию.
Рис. 2.1. Исходная резистивная схема
В) проставьте значения сопротивлений (поле Resistance на вкладке Value окна свойств), выбрав их произвольно из диапазона 10…100 Ом.
Г) проставьте номера узлов. Они указываются в поле Net Name окна Net, открывающемся после двойного щелчка на любом проводнике, подключенном к данному узлу. Для отображения номера на схеме включить опцию Show в окне Net. В результате схема имеет примерный вид, показанный на рисунке 2.1. Данную схему будем называть исходной и использовать ее во всех экспериментах данной работы.
Д) сохраните файл с исходной схемой в папке Student под уникальным именем (см. приложение, П.1.5). Имя файла и номер компьютера запишите в протокол.
2.1.1. Принцип эквивалентности
2.1.1.1. К двум произвольно выбранным узлам подключите источник постоянного напряжения (группа Sources, семейство POWER_SOURCES, элемент DC_POWER). В рассматриваемом примере выбраны узлы 1 и 4. Присвойте источнику произвольные напряжение и обозначение.
.
Схема примет вид:
2.1.1.2. Подключите амперметр и вольтметр постоянного тока (из группы Indicators) для измерения тока и напряжения источника. В результате схема приобретает вид, показанный на рисунке 2.2.
2
.1.1.3.
Включите схему, нажав на кнопку Run
на панели инструментов (или нажмите
клавишу F5.). Запишите
в протокол значения тока и напряжения.
Найдите эквивалентное сопротивление
цепи относительно узлов подключения
источника по закону Ома. Выключите схему
(Run или F5).
2.1.1.4. Сохраните файл в папке Student под именем, отличным от исходной схемы. Имя файла запишите в протокол.
Рис. 2.2. Схема эксперимента по определению эквивалентного сопротивления методом амперметра и вольтметра
2
.1.1.5.
Загрузите исходную схему (см. приложение,
П.1.5). С панели приборов (Instruments)
возьмите мультиметр (Multimetr)
Раскройте обозначение двойным щелчком и нажмите на кнопку . (режим омметра)
Подключите мультиметр к тем же узлам, что и в п.2.1.1.1. Включите схему и запишите показания омметра в протокол. Сравните полученное значение эквивалентного сопротивления с результатом п.2.1.1.3.
2.1.1.6. Соберите схему, показанную ниже (можно в том же окне, где уже есть схема):
Задайте напряжение источника равным значению, установленному в п. 2.1.1.1. Установите сопротивление резистора равным найденному эквивалентному значению. Включите цепь, запишите показания приборов в протокол и сравните их с полученными ранее, в п. 2.1.1.3, величинами. Сформулируйте принцип эквивалентности.