3.1.3. Теорема об активном двухполюснике

3.1.3.1. Соберите схему (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Экспериментальная проверка теоремы

Об активном двухполюснике напряжения

3.1.3.2. Проследите за тем, чтобы полярность источника, полярность подключения приборов и подключение движка переменного резистора были согласованы с предыдущим опытом. Как и ранее, измеряются ток через реостат и напряжение на нем.

3.1.3.3. Сопротивление реостата установите, как в предыдущем опыте.

3.1.3.4. Источник напряжения и постоянный резистор представляют собой эквивалентный двухполюсник, если их параметры установлены в соответствии с теоремой об активном двухполюснике напряжения (теоремой Тевенина).

3.1.3.5. Напряжение источника установите равным напряжению холостого хода (табл. 3.1).

3.1.3.6. Внутреннее сопротивление двухполюсника R_вн установите равным отношению напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. Эти величины следует взять из таблицы 3.1.

3.1.3.7. Повторите опыты нагрузки при тех же значениях сопротивления реостата, что и в предыдущем опыте.

3.1.3.8. Сделайте выводы относительно эквивалентности подключенного двухполюсника.

3.2. Содержание отчета

Необходимо подробно описать проведенные эксперименты (цель, схемы, результаты), а также самостоятельно сформулировать принцип наложения (суперпозиции), принцип линейности и теорему об активном двухполюснике.

Рассчитайте сопротивление реостата, как отношение показаний вольтметра V1 и амперметра A1, и занести в последнюю строку таблицы 3.1. Постройте графики зависимостей I₃ = f(I₂), V₁ = f(I₁), P₁= f(I₁), V₁ = f(I₂), V₁ = f(R_{реостата}) и сделайте выводы относительно их линейности.

Обратите внимание, что при построении графиков с помощью программы Excel, для получения линейного масштабирования следует выбирать тип диаграммы «Точечная», иначе графики функциональных зависимостей искажаются.

Контрольные вопросы

1. Что изменится в методике экспериментов, если вместо источников напряжения использовать источники тока?

2. Допустимо ли применять принцип наложения к группам источников по аналогии с отдельными источниками?

3. Почему в ветви с отключенным реостатом (рис. 3.2) амперметр показывает ненулевой ток?

4. Какая зависимость связывает любые два напряжения при изменении сопротивления реостата? Подтвердите экспериментально.

5. Как экспериментально проверить теорему об активном двухполюснике тока (теорему Нортона)?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Исследование последовательного соединения катушки и конденсатора

Цель работы:

1. Изучение теоретического материала [1, п.2.12].

2. Методом вычислительного эксперимента исследовать следующие режимы: резонанс напряжений, активно-индуктивный, активно-емкостный.

4.1. Порядок выполнения работы

4.1.1. Соберите схему (рис. 4.1), на которой катушка представлена простейшей схемой замещения, состоящей из R и L-элементов, а конденсатор замещен С-элементом. Цепь подключена к источнику синусоидального напряжения с действующим значением U = 20 B. «Минус» источника заземлить!

Рис. 4.1. Схема последовательного соединения катушки и конденсатора

4.1.2. Установите параметры цепи, указанные преподавателем.

4.1.3. Приборы переключите в режим работы на переменном токе (на вкладке Value свойств прибора смените DC на AC).

4.1.4. Изменяя частоту источника, добейтесь максимума тока в цепи (резонанс напряжений). Запишите показания приборов при резонансе в таблицу 4.1. Запишите резонансную частоту источника f_рез в графу «Примечание». В дальнейшем частоту источника не изменять!

Таблица 4.1