4. Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
а) цель работы;
б) порядок выполнения;
в) электрические принципиальные схемы;
г) таблицы с экспериментальными и рассчитанными данными;
д) расчеты;
е) осциллограммы;
ж) выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
1. Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем?
2. Что такое предел измерения?
3. Как определяется цена деления прибора?
4. Что такое абсолютная и относительная погрешности измерения?
5. Что характеризует класс точности прибора?
6. В какой части шкалы прибора измерение точнее и почему?
7. Каковы основные достоинства цифровых измерительных приборов?
Лабораторная работа № 2. Линейная и нелинейная электрические цепи постоянного тока
1. Цель работы
Получение навыков сборки простых электрических цепей и включения в электрическую цепь измерительных приборов. Научиться измерять токи и напряжения, убедиться в соблюдении законов Ома и Кирхгофа.
2. Пояснения к работе
Основными характеристиками элементов электрических цепей являются зависимости напряжений от токов или зависимости токов от напряжений. Такие зависимости называют вольт-амперными характеристиками (ВАХ).
Электрическая цепь, состоящая из элементов, ВАХ которых являются прямыми линиями, называется линейной электрической цепью, а элементы, из которых состоит цепь, – линейными элементами.
Соединение в электрической цепи, при котором через все элементы протекает один и тот же ток, называется последовательным соединением.
При
последовательном соединении
элементов напряжение на зажимах цепи
в соответствии со вторым законом Кирхгофа
будет равно сумме падений напряжений
на
последовательно включенных элементах,
т.е.
.
(1)
Напряжение на отдельном участке в соответствии с законом Ома пропорционально сопротивлению этого участка:
… ,
.
(2)
Тогда
,
(3)
где
−
эквивалентное сопротивление цепи.
Следовательно,
эквивалентное сопротивление
последовательной
цепи постоянного тока равно сумме
сопротивлений отдельных участков:
.
(4)
Напряжение
на каждом из последовательно соединенных
элементах всегда меньше входного
и,
следовательно, последовательная цепь
может служить делителем напряжения.
Последовательное
соединение приемников используют в том
случае, когда их номинальные напряжения
ниже напряжения сети.
Соединение,
при котором все участки цепи присоединяются
к одной паре узлов, т. е. находятся под
воздействием одного
и того же напряжения называется
параллельным соединением. Поэтому
ток в каждой параллельной ветви
определяется этим напряжением и
сопротивлением
либо проводимостью
соответствующей
ветви согласно закону Ома:
,
,
…,
.
(5)
В
соответствии с первым законом Кирхгофа
ток
в неразветвленной части цепи равен
сумме токов всех параллельных ветвей:
.
(6)
Подставляя в это уравнение значения токов из (5) получим выражение
,
(7)
из которого можно получить формулу для эквивалентного сопротивления
,
(8)
или для эквивалентной проводимости
.
(9)
Из (5) видно, что ток в каждой ветви зависит только от проводимости данной ветви и не зависит от проводимостей других ветвей. Независимость режимов параллельных ветвей друг от друга – важное преимущество параллельного соединения пассивных элементов.
Сочетание последовательного и параллельного соединений представляет собой смешанное соединение элементов. Такая цепь может иметь различное число узлов и ветвей.
Под нелинейной электрической цепью понимают электрическую цепь, содержащую нелинейные элементы (нелинейные сопротивления, нелинейные индуктивности, нелинейные емкости). Нелинейные сопротивления, в отличие от линейных, обладают нелинейными ВАХ. К нелинейным цепям применимы законы Кирхгофа, хотя методы анализа, основанные на методе наложения (на постоянстве параметров элементов цепи) чаще всего неприменимы. В таких цепях сопротивление и проводимость нелинейного элемента являются нелинейной функцией мгновенного значения тока (напряжения) на этом элементе.
Для нелинейных электрических цепей часто применяют графический метод, при котором последовательность операций сохраняется примерно той же, что и при расчетах линейных цепей, только вместо сложения и вычитания напряжений и токов в соответствии с законами Кирхгофа производится сложение или вычитание абсцисс или ординат соответствующих ВАХ.