1.2. Описание лабораторного макета

Электрческие схемы исследуемых цепей представлены на рис. 1.1 и 1.2

Рис. 1.1. Линейная электрическая цепь постоянного тока: а) с последовательным соединением приемников; б) со смешанным соединением приемников.

Рис. 1.2. Электрическая цепь переменного тока: а) для определения параметров R, L, C – элементов б) для исследования амплитудных и фазовых соотношений межу током и напряжением элементов.

Для измерения тока и напряжения в исследуемых схемах используются цифровые мультиметры типа ДТ9205 в соответствующем режиме работы. В качестве источника ЭДС служит лабораторный блок питания постоянного тока с регулируемым и стабилизированным напряжением. В схемах рис.1.2 применяются генератор гармонических сигналов Г3-112 и двухканальный осциллограф СI-83. Подсоединение источника питания Е и мультиметров к схемам осуществляется при помощи соединительных проводников, а генератора и осциллографа при помощи коаксиальных кабелей. При анализе полученных результатов следует учесть погрешности измерения измерительных приборов.

1.3. Порядок выполнения работы.

Часть I. Проверка выполнения законов Ома и Кирхгофа для неразветвленной и разветвленной электрических цепей.

1. Собрать схему с последовательным соединением приемников, представленную на рис.1.1а.

Измерить c помощью мультиметра значения сопротивлений резисторов R1, R2, R3 в положении переключателя SA “0” и установить значение ЭДС источника Е=15В, подключив блок питания к сети 220 В. В качестве миллиамперметра и вольтметра подключить к схеме мультиметры с пределами измерения 200 мА и 20 В, соответственно.

2. Определить внутреннее сопротивление r₀ источника ЭДС Е.

Для этого измерить значения токов и соответствующих напряжений в положениях “1” и “2” переключателя SA.

₁ , R = R₁ + R₂ + R₃ – ток, измеренный при SA в положении “1”,

- ток в позиции “2” переключателя SA.

Из этих соотношений следует

, .

3. Рассчитать по закону Ома ток в цепи и значения напряжений на резисторах формулам:

, , , .

Результаты расчета занести в таблицу 1.

4. Измерить значения тока I и падения напряжений на резисторах R1, R2, R3, подключая поочередно вольтметр параллельно резисторам (S1 в положении 1). Результаты измерений записать в таблицу 1.

Таблица 1

Сопротив ление, Ом		Ток, мА (расчет)	Напряжение, В (расчет)			Ток I в цепи, мА (измерение),	Напряжение, В (измерение)

5. Проверить выполнение второго закона Кирхгофа для исследованной выше цепи, подставив в уравнение закона соответствующие результаты измерения напряжений из табл. 1.

6. Построить потенциальную диаграмму исследованной цепи.

7. Для проверки выполнимости первого закона Кирхгофа собрать схему со смешанным соединением приемников, представленную на рис. 1.1б). Значения Е, r₀, R1, R2 те же, что и в схеме 1, R3 установить равным 600 Ом. В качестве миллиамперметра рА₁ подключить мультиметр с пределом измерения 200 мА.

Рассчитать эквивалентное сопротивление всей цепи, ток в первой ветви, падения напряжений , , равное , и соответствующие значения токов второй и третьей ветви и .

, , ,

8. Измерить токи , и , напряжения на элементах цепи , и напряжение на входных зажимах цепи U.

Результаты расчетов (п.7) и измерений (п.8) занести в таблицу 2.

Таблица 2

Сопротив ление, Ом			Ток, мА (расчет)			Напряжение, В (расчет)		Ток, мА (измерение),		Напряжение, В (измерение)

9. Записать уравнение I закона Кирхгофа и, подставив в него значения токов, измеренных в п. 8, сравнить результаты расчета и измерений.

Сравнить баланс мощностей для исследованной цепи :

и убедиться, что она примерно равна сумме мощностей приемников (потребителей).

10. Снять и построить на одном рисунке графики функций I₁, I₂, I₃, U₁, U₂, P=f(R₃).

Изменяя сопротивление R₃ (5…7 значений), измерять и записывать в таблицу 3 значения искомых токов и напряжений.

Для каждого из установленных значений сопротивления R₃ рассчитать величины, указанные в таблице 3. Полная мощность, потребляемая приемником, определяется по формуле P=UI, где U и I – соответственно напряжение и ток на входных зажимах электрической цепи

Таблица 3

Измерение

Расчет

R3

U

U1

U2

I1

I2

I3

U1+U2

I2+I3

P

Ом

В

мА

В

мА

мВт

0 100 300 500 700

По опытным данным табл. 1.3 сделать выводы о выполнении первого и второго законов Кирхгофа, а также баланса мощностей.

Убедитесь, что выполняются первый и второй законы Кирхгофа, а именно:

I₁ = I₂ + I₃;

U₁ = U₁ + U_2,3.