Министерство Цифрового Развития, Связи И Массовых
Коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное
Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение
Высшего Образования
«Московский Технический Университет Связи и Информатики»
Кафедра Теории Электрических Цепей
Выполнили:
Студенты группы БИН2406
Проверил:
Ст. Преподаватель
Дата защиты:
_____________ Петров В. А.
___________ Симонов И. М.
____________ Соболев Е. С.
__________ Стушкина Н. А.
__________ февраля 2025 г.
Отчёт Лабораторная
работа №2 Исследование
на ЭВМ характеристик источника
постоянного тока
Оглавление
Y
Цель работы 4
Задание для самостоятельной подготовки 4
Обработка результатов машинного эксперимента 4
Расчёт и построение зависимости тока I от сопротивления нагрузки RH в цепи 4
Расчёт и постройка для той же цепи следующих зависимостей: 5
UH = IRH = f(RH) — падения напряжения на нагрузке от сопротивления 5
нагрузки RH 5
Pист= EI = f(RH) — мощность источника от сопротивления нагрузки RH 5
Pr = I2r = f(RH) — мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки RH 6
PH = I2RH = f(RH) — мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки RH 6
η = 100% * (PH / Pи) = f(RH) — коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH 6
Для цепи (рис. 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке, если управляющее сопротивление γ = 3 Ом, управляющий ток i(t) = 2sin(2πft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Ом и 200 Ом 10
Обработка результатов машинного эксперимента 11
Ответы на контрольные вопросы 11
Цель работы
С помощью Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.
Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории цепей об источниках. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
Обработка результатов машинного эксперимента
Расчёт и построение зависимости тока I от сопротивления нагрузки RH в цепи
Рисунок 1
E = 2,4 В — ЭДС источника; r = 320 Ом — внутреннее сопротивление источника; RH = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом —сопротивление нагрузки; I = E/(r + RH) — ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RH. I1 = E / (r + RH1) = 2.4/ (320 + 0) = 0,0075 A = 7,5 мА I2 = E / (r + RH2) = 2.4/ (320 + 10) = 0,007272 A = 7,273 мА I3 = E / (r + RH3) = 2.4/ (320 + 20) = 0,007059 A = 7,059 мА I4 = E / (r + RH4) = 2.4/ (320 + 40) = 0,006667 A = 6,667 мА I5 = E / (r + RH5) = 2.4/ (320 + 80) = 0,006 A = 6 мА I6 = E / (r + RH6) = 2.4/ (320 + 320) = 0,00375 A = 3,75 мА I7 = E / (r + RH7) = 2.4/ (320 + 1280) = 0,0015 A = 1,5 мА I8 = E / (r + RH8) = 2.4/ (320 + 2560) = 0,000833 A = 0,833 мА I9 = E / (r + RH9) = 2.4/ (320 + 5000) = 0,000451 A = 0,451 мА
Данный график занести в соответствующий раздел отчета. Полученные данные записаны в таблице 1.
Расчёт и постройка для той же цепи следующих зависимостей:
UH = IRH = f(RH) — падения напряжения на нагрузке от сопротивления
Нагрузки rh
UH1 = I1RH1 = 0,0075 А * 0 Ом = 0 В UH2 = I2RH2 = 0,007272 А * 10 Ом = 0,073 В UH3 = I3RH3 = 0,007059 А * 20 Ом = 0,141 В UH4 = I4RH4 = 0,006667 А * 40 Ом = 0,267 В UH5 = I5RH5 = 0,006 А * 80 Ом = 0,48 В UH6 = I6RH6 = 0,00375 А * 320 Ом = 1,2 В UH7 = I7RH7 = 0,0015 А * 1280 Ом = 1,92 В UH8= I8RH8 = 0,000833 А * 2560 Ом = 2,132 В UH9 = I9RH9 = 0,000451 А * 5000 Ом = 2,255В
Pист= EI = f(RH) — мощность источника от сопротивления нагрузки RH
Pист1 = EI1 = 2,4 В * 0,0075 Ом = 0,018 Вт Pист2 = EI2 = 2,4 В * 0,007272 Ом = 0,017 Вт Pист3 = EI3 = 2,4 В * 0,007059 Ом = 0,017 Вт Pист4 = EI4 = 2,4 В * 0,006667 Ом = 0,016 Вт Pист5 = EI5 = 2,4 В * 0,006 Ом = 0,014 Вт Pист6 = EI6 = 2,4 В * 0,00375 Ом = 0,009 Вт Pист7 = EI7 = 2,4 В * 0,0015 Ом = 0,004 Вт Pист8 = EI8 = 2,4 В * 0,000833 Ом = 0,002 Вт Pист9= EI9 = 2,4 В * 0,000451 Ом = 0,0011 Вт
Pr = I2r = f(RH) — мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки RH
Pr1 = I12r = 0,00752 А2 * 320 Ом = 0,018 Вт Pr2 = I22r = 0,0072722 А2 * 320 Ом = 0,017 Вт Pr3 = I32r = 0,0070592 А2 * 320 Ом = 0,016 Вт Pr4 = I42r = 0,0066672 А2 * 320 Ом = 0,014 Вт Pr5 = I52r = 0,0062 А2 * 320 Ом = 0,012 Вт Pr6 = I62r = 0,003752 А2 * 320 Ом = 0,004 Вт Pr7 = I72r = 0,00152 А2 * 320 Ом = 0,0007 Вт Pr8 = I82r = 0,0008332 А2 * 320 Ом = 0,0002 Вт Pr9 = I92r = 0,0004512 А2 * 320 Ом = 0,0001 Вт
PH = I2RH = f(RH) — мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки RH
PH1 = I12RH1 = 0,00752 А2 * 0 Ом = 0 Вт PH2 = I22RH2 = 0,0072722 А2 * 10 Ом = 0,0005 Вт PH3 = I32RH3 = 0,0070592 А2 * 20 Ом = 0,001 Вт PH4 = I42RH4 = 0,0066672 А2 * 40 Ом = 0,0018 Вт PH5 = I52RH5 = 0,0062 А2 * 80 Ом = 0,0028 Вт PH6 = I62RH6 = 0,003752 А2 * 320 Ом = 0,005 Вт PH7 = I72RH7 = 0,00152 А2 * 1280 Ом = 0,0028 Вт PH8 = I82RH8 = 0,00082 А2 * 2560 Ом = 0,0016 Вт PH9 = I92RH9 = 0,0004512 А2 * 5000 Ом = 0,001 Вт
η = 100% * (PH / Pи) = f(RH) — коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH
η1 = 100% * (0 Вт / 0,018 Вт) = 0% η2 = 100% * (0,0005 Вт / 0,017 Вт) = 2,94% η3 = 100% * (0,001 Вт / 0,017 Вт) = 5,88% η4 = 100% * (0,0018 Вт / 0,016 Вт) = 11,25% η5 = 100% * (0,0028 Вт / 0,014 Вт) = 20% η6= 100% * (0,005 Вт / 0,0091 Вт) = 55% η7 = 100% * (0,0028 Вт / 0,036 Вт) = 70,7% η8 = 100 * (0,0016 Вт / 0,002 Вт) = 84,21 % η9= 100 * (0,001 Вт / 0,0011 Вт) = 91%
Данные графики занести в соответствующие разделы отчета. Полученные данные записать в табл. 1.
По предварительному расчёту |
||||||
RH, Ом |
I, мА |
UH, В |
Pист, Вт |
Pr, Вт |
PH, Вт |
η, % |
0 |
7,5 |
0 |
0,018 |
0,018 |
0 |
0 |
10 |
7,273 |
0,073 |
0,017 |
0,017 |
0,0005 |
2,94 |
20 |
7,059 |
0,141 |
0,017 |
0,016 |
0,001 |
5,88 |
40 |
6,667 |
0,267 |
0,016 |
0,014 |
0,0018 |
11,25 |
80 |
6 |
0,48 |
0,014 |
0,012 |
0,0028 |
20 |
320 |
3,75 |
1,2 |
0,0091 |
0,004 |
0,005 |
55 |
1280 |
1,5 |
1,92 |
0,004 |
0,0007 |
0,0028 |
70,7 |
5000 |
0,451 |
2,255 |
0,0011 |
0,0001 |
0,0011 |
91 |
Таблица 1(а) – предварительный расчёт
Графики зависимостей для 1 схемы:
Рис.2-
Зависимость тока от сопротивления
нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления нагрузки уменьшается сила тока.
Рис.3-
Зависимость напряжения от сопротивления
нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления нагрузки увеличивается падение напряжения
Рис.4-
Зависимость мощности источника от
сопротивления нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления нагрузки уменьшается мощность источника
Рис.5-
Зависимость мощности, выделяемой на
внутреннем сопротивлении источника,
от сопротивления нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления нагрузки уменьшается мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении
Рис.6-
Зависимость мощности выделяемой на
нагрузке от сопротивления нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления нагрузки мощность, выделяемой на нагрузке сначала растет (до Rн=r), а затем падает.
Рис.7-
Зависимости КПД цепи от сопротивления
нагрузки
Выводы из графика. При увеличении сопротивления КПД цепи растёт
Получено экспериментально |
||||||
RH, Ом |
I, мА |
UH, В |
Pист, Вт |
Pr, Вт |
PH, Вт |
η, % |
0 |
7,5 |
0 |
0,018 |
0,018 |
0 |
0 |
10 |
7,273 |
0,072 |
0,017 |
0,017 |
0,0005 |
3,03 |
20 |
7,059 |
0,141 |
0,017 |
0,016 |
0,001 |
5,88 |
40 |
6,767 |
0,267 |
0,016 |
0,014 |
0,0018 |
11,1 |
80 |
6 |
0,479 |
0,014 |
0,012 |
0,0028 |
20 |
320 |
3,75 |
1,2 |
0,009 |
0,005 |
0,005 |
50 |
1280 |
1,5 |
1,92 |
0,004 |
0,0007 |
0,003 |
80 |
5000 |
0,451 |
2,256 |
0,0011 |
0,0001 |
0,001 |
93,9 |
Таблица 1(б) – получено экспериментально
Для цепи (рис. 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке, если управляющее сопротивление γ = 3 Ом, управляющий ток i(t) = 2sin(2πft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Ом и 200 Ом
Полученные данные записать в табл. 2
По предварительному расчёту |
ЭВМ |
|||
RH, Ом |
γ, Ом |
Im, А |
Um, В |
Um, В |
100 |
3 |
2 |
6 |
6 |
200 |
3 |
2 |
6 |
6 |
200 |
1,5 |
2 |
3 |
3 |
Таблица 2
Осциллограмм напряжения источника и управляющего тока
1)Rн=100 Ом
Рис.8
– График зависимости напряжения на
нагрузке и управляющего тока от времени
(на ЭВМ) при Rн=100
Выводы из графиков. При изменении сопротивления нагрузки амплитуда напряжения на нагрузке не меняет.