Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника. Методические рекомендации по проведению лабораторных работ для студентов технических специальностей
.pdf
Из приведенных выше формул также следует, что токи между параллель-
но соединенными резисторами распределяются обратно пропорционально их
сопротивлениям, то есть, чем больше сопротивление ветви в параллельной цепи, тем меньше ток в этой цепи.
Методика выполнения лабораторной работы
В работе исследуется цепь, состоящая из источника напряжения Е и параллельно включенных сопротивлений R1, R2, R
Сопротивления выбираются в
3.
соответствии с заданными преподавателем вариантами. После сборки цепи с
заданными номиналами сопротивлений задаются несколько значений напряжения Е и измеряются токи в каждой ветви цепи и напряжение на сопротивлениях
для каждого заданного значения напряжения.
На основании полученных экспериментальных данных рассчитываются
значения сопротивлений для каждого резистора и суммарное эквивалентное сопротивление параллельной цепи, после чего определяются средние по всем замерам значения сопротивлений и погрешность измерения.
Порядок выполнения лабораторной работы
Соберите электрическую схему с установленными на ней полями компонентов и приборов. Последовательность монтажа схемы выполнять в строгом
соответствии с рекомендациями преподавателя. Номиналы сопротивлений
установить в соответствии с заданным преподавателем вариантом из табл. 1.
11
Таблица 1
№
R1 R2 R
3
Ом
1
100
1000
700
2
200
900
800
3
300
800
900
4
400
700
1000
5
500
600
100
6
600
500
200
7
700
400
300
8
800
300
400
9
900
200
500
10
1000
100
600
№
Установить
Измерить
Рассчитать
Е
1
R1
R2
R3
V
1 А1
А
2
А
3
А
4 G1
G2
GG
G
экв
(∑Gi)
G
экв
(
U/I)
(В)
(Ом)
(В)
(мА)
(Ом)
(Ом)
1
2 3
Варианты сопротивлений R (Ом)
4. По данным эксперимента рассчитать значения сопротивлений для
каждого значения напряжения:
G1=
; R2=
; R3=
; G
= G1+ G2+ G
экв
;
3
; R
экв
=
;
5. Рассчитайте среднюю проводимость элементов цепи при разных зна-
чениях заданных напряжений и соответствующие значения погрешностей из-
мерения.
6. Сравните величины номиналов, установленных на плате элементов
цепи и сопротивлений, рассчитанных на основании экспериментально полученных данных.
Расчеты произвести и занести в таблицу 2.
Таблица 2
Таблица замеров и расчетов
12
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать в себя файл в формате
Excel, содержащий графики и расчеты в соответствии с требованиями (произве-
сти опыт три раза, с разными значениями напряжения).
Контрольные вопросы
1. Чему равно эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных резисторов, если R1=1 кОм, R2=2 кОм, R3=2 кОм? (выбрать правильный ответ)
а) R
= 1 кОм б) R
экв
= 2 кОм в) R
экв
= 0,5 кОм
экв
2. Чему равно эквивалентное сопротивление трех параллельно включенных резисторов, если падения напряжения на них равны 5 В, а токи в ветвях,
соответственно: 0,25 А, 0,12 А, 0,13 А? (выберите правильный ответ)
а) R
= 10 кОм б) R
экв
= 25 кОм в) R
экв
= 50 кОм
экв
13
Лабораторная работа № 3
Тема: «Смешанное соединение резисторов»
Введение
Последовательное и параллельное соединение в электротехнике – два основных способа соединения элементов электрической цепи. При смешанном
соединении некоторые участки цепи включены последовательно, другие – параллельно.
Цель работы
Экспериментально проверить расчет эквивалентного сопротивления при
смешанном соединении резисторов.
Основные теоретические сведения
В лабораторной работе исследуется смешанное соединение трех
резисторов.
При смешанном соединении в цепи присутствуют как параллельно, так и
последовательно соединенные резисторы.
Эквивалентное сопротивление цепи при смешанном соединении обычно
определяют методом преобразования, при котором сложную цепь поэтапно
преобразуют в более простой эквивалент. Для приведенной схемы вначале по-
следовательно включенные резисторы с сопротивлением R
вивалентным сопротивлением R
23:
и R
2
заменяют эк-
3
R23= R2 + R3
Затем определяют эквивалентное сопротивление R
параллельно вклю-
экв
ченных сопротивлений. R23 и R1:
R
экв
экв
=
R
Общее напряжение и ток определяются следующим образом:
U = U1 =U2 +U3.
I= I1 +I2
экв
=
14
R
Методика выполнения лабораторной работы
№
R1 R2 R
3
Ом
1
100
1000
700
2
200
900
800
3
300
800
900
4
400
700
1000
5
500
600
100
6
600
500
200
7
700
400
300
8
800
300
400
9
900
200
500
10
1000
100
600
В работе исследуется цепь, состоящая из источника напряжения Е и последовательно–параллельно включенных сопротивлений R1, R2, R
Сопротив-
3.
ления выбираются в соответствии с заданными преподавателем вариантами.
После сборки цепи с заданными номиналами сопротивлений задаются несколько значений напряжения Е и измеряется ток в цепи и падение напряжения на
каждом сопротивлении для каждого заданного значения напряжения.
На основании полученных экспериментальных данных рассчитываются
общее эквивалентное сопротивление собранной цепи. После чего определяются
средние по всем замерам значения сопротивлений и погрешность измерения.
Порядок выполнения лабораторной работы
Соберите электрическую схему с установленными на ней полями компонентов и приборов. Последовательность монтажа схемы выполнять в строгом
соответствии с рекомендациями преподавателя. Номиналы сопротивлений
установить в соответствии с заданным преподавателем вариантом из табл. 1.
Таблица 1
Варианты сопротивлений R (Ом)
15
7. По данным эксперимента рассчитать значения сопротивлений для
№
Установить
Измерить
Рассчитать
Е
1
R
1
R
2
R
3
V1 V2
V3
V4
А1 А2 А
3
R1
R2
R3
R
экв
(эксп.1
)
R
экв
(эксп.2
)
(
уст
)
В
(Ом)
(В)
(мА)
(Ом)
1
2
3
каждого значения напряжения:
R1=
; R2=
; R3=
; R
экв
=
;
; Rэкв =
;
8. Рассчитайте среднее для всех поданных напряжений значение эквива-
лентного сопротивления и погрешность измерения.
9. Сравните величины номиналов, установленных на плате элементов
цепи и сопротивлений, рассчитанных на основании экспериментально полученных данных.
Расчеты произвести и занести в таблицу 2.
Таблица 2
Таблица замеров и расчетов
Excel, содержащий графики и расчеты в соответствии с требованиями (произве-
сти опыт три раза, с разными значениями напряжения).
если R= 2 Ом?
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать в себя файл в формате
Контрольные вопросы
1. Чему равно эквивалентное сопротивление приведенной на рис. цепи,
а) R
= 3 Ом; б) R
экв
= 4 Ом; в) R
экв
экв
16
= 6 Ом
Лабораторная работа № 4
Тема: «Цепь синусоидального тока
с активным сопротивлением»
Цель работы
Изучение основных свойств законов и режимов работы электрической
цепи синусоидального тока, содержащей резистивный элемент. Экспериментальное определение параметров элементов, входящих в исследуемую цепь,
изучение их влияние на режим ее работы.
Основные теоретические сведения
Синусоидальным током называют ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону.
Выражение для тока, напряжения и ЭДС в цепи синусоидального тока
представлены в следующем виде:
i(t)=Imsin(wt+ψi)
u(t)=Umsin(wt+ψu)
e(t)=Emsin(wt+ψe),
где i(t), u(t), e(t) – мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС;
Im Um Em – амплитуды (максимальное значение) тока, напряжения, ЭДС;
w – угловая частота;
ψ– начальная фаза.
Для удобства принято производить отчет с нулевой начальной фазы
напряжения ψо= 0 и соответственно, u(t)=Umsin(wt).
В электротехнике широко применяют понятие действующее значение синусоидально изменяющейся величины (его называют также эффективным или
среднеквадратичным). Иногда используется также среднее значение синусоидальной величины за полпериода.
Действующее значение синусоидального тока – такое значение такого постоянного тока I, который за время, равное периоду синусоидального тока, выделяет на активном сопротивлении такое же количество теплоты, что и при
прохождении синусоидального тока с амплитудой I
m..
Все электроизмерительные приборы, предназначенные для измерения си-
нусоидальных токов и напряжений, показывают действующее значение – I– 0,
707 I
Аналогично выражение для напряжения, и для ЭДС.
m..
17
Для примера расчета цепи переменного тока с активным (чисто резистив-
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
f(кГц)
1 2 4 6 8
10
12
14
16
18
~Eрр(В)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
R (Ом)
100÷1000
ным) сопротивлением рассматривается приведенная схема.
Методика выполнения лабораторной работы
В работе исследуется цепь, состоящая из источника синусоидального
напряжения и резистора. Задаются различные значения напряжения и частоты
источника, затем, без изменения сопротивления нагрузки, измеряются напря-
жение и ток. По полученным данным рассчитываются полное сопротивление,
полная, активная и реактивная мощность, и фазовый сдвиг между напряжением
и током. Сохраняются и анализируются осциллограммы и векторные диаграммы тока и напряжения.
Порядок выполнения лабораторной работы
Соберите электрическую схему с на плате в соответствии со схемой (приведена выше). Номинал сопротивления должен соответствовать варианту (таблица 1), заданному преподавателем. Величина значения R на рабочем поле лицевой панели соответствует номиналу, установленному в цепи резистора. При
работе с окнами «Осциллограммы» и «Векторные диаграммы» необходимо
включить синхронизацию от соответствующего источника сигнала.
Таблица 1
Варианты сопротивлений R (Ом)
18
Формулы
№
Установить
Измерить
Рассчитать
f R ~Eрр
V1
А1
φ
U
– φi
Z
эксп
Z
уст
погрешность
cosφ
P
(кГц)
(Ом)
(В)
(В)
(А)
градус
(Ом)
(Ом)
(%)
–
(Вт)
1
2
3
10. Фазовый сдвиг между векторами тока и напряжения φ= φU – φi
11. Активная мощность, выделяющаяся в цепи: P=UIcosφ
12. Полное сопротивление цепи: Z
эксп
=U/I
13. При чисто активном характере нагрузки полное сопротивление цепи:
Z
=R
уст
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Установите напряжение (поле «Напряжение») и частоту (поле «Ча-
стота») источника, соответствующие заданному преподавателем нажмите «Запись».
2. Настройте инструмент «Осциллограмма» для наблюдения напряжения V1 и тока А1 и сохраните изображение.
3. Настройте инструмент «Векторная диаграмма» для наблюдения
напряжения V1 и тока А1, сохраните изображение. По данным о фазах напря-
жения и тока рассчитайте угол между векторами напряжения и тока цепи. Ам-
плитуды и фазы векторов (А, φ) выводятся рядом с полями векторов в окне
«Векторная диаграмма».
4. По полученным данным рассчитайте величины cosφ, Z, P и запишите в
таблицу 2.
5. Повторить проделанные измерения, вычисления для всех вариантов,
заданных преподавателем.
6. Сохраните файл в MS Excel.
Таблица замеров и расчетов
Таблица 2
19
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе выполнить с включением файла в формате
Excel, содержащий графики и расчеты в соответствии с п. «Порядок выполне-
ния лабораторной работы».
Контрольные вопросы:
1. К синусоидальному сопротивлению приложено синусоидальное
напряжение U=10 В с частотой 1 кГц, Чему равно сопротивление, если ток,
протекающий по цепи равен 25 Ма?
а) 10 Ом, б) 250 Ом, в) 400 Ом
2. Чему равен коэффициент мощности (cosφ) данной цепи?
а) 0,5, б)1, в) 0
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]