3 Литература:

3.1 Агасьян, М. В. Электротехника и электрические измерения / М. В. Агасьян Е. А. Орлов. - М.: - Радио и связь, 1983.

3.2 Добротворский, И. Н. Теория электрических цепей. М.: Радио и связь, 1989.

4 Краткие теоретические сведения:

Источники питания делятся на источники напряжения и источники тока. Источником напряжения называется источник, ЭДС которого не зависит от величины нагрузочного сопротивления, подключенного к данному источнику. Если внутреннее сопротивление источника Ri пренебрежительно мало, то такой источник является идеальным; а если конечно, то реальным.

Источником тока называется источник, ток которого не зависит от величины внешнего сопротивления. У идеального источника тока внутренняя проводимость G равна нулю, а идеального - больше нуля.

На рисунке 2.1а показано схематическое изображение источника напряжения, а на рисунке 2.1б — источник тока. Каждый из этих источников может быть независимым и зависимым (управляемым).

Рисунок 2.1 — Условно-графическое изображение источников

В работе исследуется независимый источник напряжения (рисунок 2.1). Каждый источник напряжения характеризуется ЭДС Е и внутренним сопротивлением R_i. Физические явления, происходящие в цепи (рисунок 2.1), при подаче энергии к нагрузочному сопротивлению R, величина которого меняется от нуля до бесконечности, характеризуется законом Ома.

Ток в цепи: . При режиме короткого замыкания R=0; .

При согласованном режиме (R=R_i,) ток в цепи , а при холостом ходе (R =∞) ток I= 0.

Напряжение на нагрузке

Мощность источника Р_u = EI

Мощность в нагрузочном сопротивлении Р_н =UI = I²R.

Мощность, рассеиваемая на внутреннем сопротивлении источника Р_о =Р_u-Р_H или Р_о= I²R_i,

КПД

Характер нагрузочных графиков зависимостей приведен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Графики нагрузочных характеристик

5 Вопросы самопроверки для доступа к выполнению лабораторной работы:

5.1 Дайте определение источника напряжения.

5.2 Дайте определение источника тока.

5.3 Дайте схематичное изображение источников напряжения и тока.

5.4 Дайте определение зависимого и независимого источников.

5.5 Дайте схематичное изображение зависимого источника ИНУТ.

5.6 На какую величину отличается ЭДС источника от напряжения на его зажимах?

5.7 Дайте определение режимов холостого хода, короткого замыкания и согласованного режима.

5.8 Запишите закон Ома для замкнутого контура.

5.9 Как измерить ЭДС источника?

5.10 Запишите формулу для расчета КПД.

6 Порядок выполнения работы:

1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам для самопроверки.

2 Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

2.1 Ознакомление с элементами, из которых собираются исследуемые цепи (рисунки 2.3, 2.4): генератором на блоке ГЗ, вольтметрами V2 и VЗ, источником напряжения Е₁, источником тока (I), магазином сопротивлений (R_M), регулятором Е- VAR, переключателем П₁ («незав.», «завис.»).

2.2 Для работы источника Е₁, необходимо подать питание на плату активных элементов. Для этого надо соединить гнезда «ВЫХОД» на блоке ГЗ с гнездами «ОТ ГЕНЕРАТОРА», находящимися в верхней части блока активных элементов (верхнее гнездо генератора с верхним гнездом «ОТ ГЕНЕРАТОРА», а нижнее соответственно с нижним). Регулятор выходного напряжения на блоке ГЗ повернуть до упора против часовой стрелки.

2.3 Собрать электрическую цепь по схеме (рисунок 2.3). В качестве источника взять источник напряжения E₁, в качестве нагрузочного сопротивления - магазин R_м. R_ш2 включается в цепь для расчета . Пригласить преподавателя проверить собранную цепь.

Рисунок 2.3- Схема для исследования источника напряжения

2.4 Включить на блоке питания стенда тумблеры «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», V2, VЗ. Установить на блоке Г2 переключатель формы в третью позицию по часовой стрелке, что соответствует гармоническому сигналу ( ).

2.5 Указатель пределов PV1, PV2 поставить в позицию 10 В.

3 Изучение нагрузочных характеристик источника. Для этого:

3.1 Регулятор выходного напряжения на блоке ГЗ установить в положение наибольшего напряжения, т.е. повернуть до отказа по часовой стрелке.

3.2 Проверить работу регулятора (Е=VAR) и убедится, что поворотом регулятора можно изменять выходное напряжение в широких пределах. Установить регулятор в положение наибольшего напряжения по вольтметру VЗ (R_M=2560 Ом).

3.3 Измерить ЭДС E₁. Для этого отключить магазин R_M от клеммы источника. Показание вольтметра VЗ в режиме холостого хода равно ЭДС источника. Снова подключить R_M.

3.4 Изменяя сопротивление магазина, добиться согласованного режима работы. Этот режим получается, когда показания VЗ равны половине найденного значения ЭДС . В этом случае внешнее сопротивление (R_M) будет равно внутреннему сопротивлению R_i: R_м=R_i,. Полученное значение Е и R_t занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Опытные и расчетные данные при исследовании источника напряжения

Задано		Из опыта		Вычисления
		Е= ;Ri=		Imax Pmax=
Rм, Ом		U3, B	U2, мB	, мА			Р, мВт		Η
0
80
160
320
640
1280
5120

3.5 Установить на магазине R_M величины сопротивлений, в соответствии с заданными в таблице 2.2. Результаты измерений U₂ и U₃ занести в таблицу 2.2. Сделать вычисления.

4 Исследовать независимый источник тока (I_К) и источник тока, управляемый напряжением (ИТУН).Для этого:

4.1 Собрать цепь по схеме рисунка 2.4. Провода к гнездам «ОТ ГЕНЕРАТОРА» с выхода блока ГЗ оставить включенными. Резистор R_ш2 выбрать 100 Ом. Вольтметр VЗ оставить подключенным к источнику напряжения E₁. Переключатель П₁ («незав.», «завис») установить в положение «НЕЗАВ.». При этом ток источника не будет зависеть от напряжения на зажимах источника Е₁.

Рисунок 2.4 - Схема для исследования источника тока

4.2 Установить на магазине R_M сопротивление 1280 Ом. Регулятором E-VAR изменять напряжение на зажимах источника Е₁. Убедиться, что падение напряжения на шунтовом сопротивлении R_ш3, а, следовательно, и ток в цепи (I=U₂/R_ш3) остается при этом неизменным. Изменяя сопротивление R_M от нуля до максимального записать показания прибора V2 в таблицу 2.3. Рассчитать ток в цепи по формуле .

Таблица 2.3 — Опытные и расчетные данные при исследовании источника тока.

При Rш3=100 Ом
Из опыта			Вычисление
Rм, Ом	U2, мB	U3, B	I, мА

4.3 Установить R_M в произвольное положение, переключатель П₁ перевести в положение «ЗАВИС», при этом источник тока (I_к) становится зависимым от напряжения на зажимах источника напряжения Е₁. Регулятором E-VAR изменять показания V3, убедиться, что ток (I_к) при этом также изменяется. Записать показания вольтметров V2 и V3 при U₃= U_3max и U₃= 0,5U_3max в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Опытные и расчетные данные при исследовании зависимого источника

	Из опыта		Вычисление
	U2, мB	U3, B	Iк, А	γ, Ом	Rупр, кОм
при U3max
при 0,5U3max

4.4 Рассчитать ток по формуле: , управляющую проводимость - и управляющее сопротивление -

5 По результатам обработки результатов построить зависимости , , .При построении кривых отношение откладывать по горизонтали в масштабе, при котором одинаковый линейный отрезок соответствует удваивающейся величине

6 Сделать выводы по работе.

7 Ответить на контрольные вопросы.