Конфигурация цепи для анализа распределения потенциала задается преподавателем. На рис.2 дан пример одного из возможных вариантов схемы.
Указания по выполнению работы
1. Собрать схему моделируемой цепи на рабочем поле лабораторного комплекса.
В качестве источников Е1,Е3 используются источники ЭДС с нерегулируемым напряжением, в качестве источника Е2 – источник ЭДС с регулируемым напряжением.
Подключить к зажимам источника Е2 вольтметр, и по его показаниям выставить на зажимах источника напряжение 12 В. Номиналы сопротивлений R2, R3, R4 приведены в таблице 1. Точка нулевого потенциала – узел 0.
2. Определить ЭДС и сопротивления активных элементов и сопротивления пассивных элементов. Для этого:
а) при разомкнутом ключе S замерить ЭДС источников Ei;
б) при замкнутом ключе S измерить силу тока I , напряжения на клеммах источников Ui и падения напряжения на сопротивлениях пассивных элементов Ui .
По этим замерам в соответствии с типом элемента рассчитать внутренние сопротивления источников rвнi или сопротивления пассивных участков Ri.
rвнi = (Ei – Ui)/I ,
R i = Ui / I .
Результаты измерений и расчетов записать в таблица 1.
Таблица 1.
|
Элемент |
Ei(В) |
Ui(В) |
rвнi (Ом) |
Ui (В) |
Ri(Ом) |
I(A) |
|
Е1 |
|
|
|
- |
- |
|
|
Е2 |
12 |
|
|
- |
- |
|
|
Е3 |
|
|
|
- |
- |
|
|
R1 (ампереметр) |
- |
- |
- |
|
|
|
|
R2=22 Ом |
- |
- |
- |
|
|
|
|
R3=33 Ом |
- |
- |
- |
|
|
|
|
R4=47 Ом |
- |
- |
- |
|
|
|
3. Замерить потенциалы точек цепи 1, 2, 3, ... относительно точки нулевого потенциала. Замеры сделать для двух случаев: а)при замкнутом и
б) при разомкнутом ключе S .
Результаты замеров записать в таблицу 2.
4. Преобразовать заданную принципиальную схему в схему замещения, в которой реальные источники представлены идеальными с их внутренними сопротивлениями, а пассивные участки заменены резистивными элементами.
5. Рассчитать сопротивления между точками схемы замещения и точкой нулевого потенциала (R01 R02 R03 R04 ... ), записать их в таблицу 2.
Таблица 2
|
Расчет
|
R01 (Ом) |
R02 (Ом) |
R03(Ом) |
R04(Ом) |
R05(Ом) |
R06(Ом) |
R07(Ом) | ||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
КлючS |
I(A) |
1 (В) |
2 (В) |
3 (В) |
4 (В) |
5 (В) |
6 (В) |
7 (В)... |
|
Расчет |
разомкнут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
замкн нут |
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
Эксперимент. |
разомкнут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
замк. нут |
|
|
|
|
|
|
|
| |
6. Рассчитать потенциалы точек схемы 1, 2, 3, ... для случаев замкнутого и разомкнутого положения ключа S. Расчетные значения потенциалов занести в табл. 2
7. По результатам замеров в совмещенных осях построить потенциальные диаграммы для двух случаев (при наличии тока и без тока).
8. Проанализировать и сравнить результаты замеров. Обратить внимание на величину и знак изменения потенциала на активных и пассивных элементах и на наклон линий диаграммы для пассивных элементов. Сравнить эти изменения с результатами замеров напряжений источников и падений напряжений на сопротивлениях.
9. На потенциальной диаграмме найти точки равных потенциалов. Соединить эти точки между собой. Замерить ток и напряжения. Дать комментарии результатам.
Контрольные вопросы
1. Написать закон Ома для пассивного и активного участка цепи. Записать уравнение по второму закону Кирхгофа для неразветвленной цепи в целом.
2. Записать уравнение для расчета потенциала для произвольной точки цепи относительно заданной точки нулевого потенциала.
3. Как, пользуясь потенциальной диаграммой, определить внутреннее сопротивление источника и величину сопротивления пассивного участка?
4. Как, пользуясь потенциальной диаграммой, определить ЭДС источника?
5. Как, пользуясь потенциальной диаграммой, определить напряжение между двумя точками цепи?
6. Почему наклон прямых, изображающих распределение потенциалов на пассивных участках цепи, одинаков?