ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Ч. 1 (PDF)

Схема для определения составляющих от действия источника ЭДС представлена на рис. 2.2, а. При составлении этой схемы ветвь с источником тока разрывается (если внутреннее сопротивление источника тока не задано, то источник тока считается идеальным и его внутреннее сопротивление берется равным бесконечности).

На рис. 2.2, б изображена схема для определения составляющих токов в ветвях от действия источника тока. При составлении этой схемы источник ЭДС заменен проводником (если внутреннее сопротивление источника ЭДС не задано, то источник ЭДС считается идеальным и его внутреннее сопротивление берется равным нулю).

Составляющие токов в схемах рис. 2.2, а, б можно определить методом эквивалентных преобразований, заменяя параллельно (или последовательно) соединенные элементы на эквивалентные до тех пор, пока в схеме не останется источник энергии и один эквивалентный резистор. Ток в ветви с источником определяется по закону Ома. Далее, разворачивая схему до исходной, вычисляются токи в остальных ветвях:

2.2. Домашнее задание

21

Рис. 2.3. Схема электрической цепи

Вариант № 1

1.Для схемы рис. 2.3 определить ток I1 методом наложения.

2.По второму закону Кирхгофа и рассчитанному значению тока I1 определить значение тока IE1 .

3.Результаты расчета занести в табл. 2.2.

Вариант № 2

1.Для схемы рис. 2.3 определить ток I2 методом наложения.

2.По первому и второму законам Кирхгофа и рассчитанному

значению тока I2 определить ток IE1 .

3. Результаты расчета занести в табл. 2.2.

Вариант № 3

1.Для схемы рис. 2.3 определить ток I3 методом наложения.

2.По первому и второму законам Кирхгофа и рассчитанному

значению тока I3 определить ток IE1 .

3. Результаты расчета занести в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Результаты расчетов и измерений

2.3.Лабораторное оборудование

1.Блок генераторов напряжений ГН2-01.

2.Блок амперметра-вольтметра АВ1-07.

3.Стенд с объектами исследования С2-ЭМ1-01.

Для соединения элементов стенда используются короткие проводники, а для соединения с приборами комплекса – длинные.

2.4.Порядок выполнения работы

2.4.1.Определение параметров источников ЭДС и тока

1.На стенде с объектами исследования С2-ЭМ1-01 собрать схему по рис. 2.4, а. При сборке схемы необходимо использовать клеммы, предназначенные для узлов, в которых соединяются три и более ветвей. Генератор напряжения соединить со стендом активных элементов (в генераторе включить его внутреннее сопротивление).

2.Разомкнуть ветвь, соединяющую сопротивление RM с ис-

точником ЭДС (RM – холостой ход) и регулятором напряжения, установить по вольтметру напряжение на выходе источника E1 в соответствии с вариантом табл. 2.1.

3. Изменяя сопротивление RM , снять зависимость тока от напряжения вплоть до RM = 0 (режим короткого замыкания). Рассчитать значение внутреннего сопротивления RE1 . Результаты измерений и расчетов занести в табл. 2.3а, 2.3б.

24

Рис. 2.4. Схемы для измерений параметров источников

4. Собрать цепь с источником тока по рис. 2.4, б. Генератор тока соединить со стендом активных элементов (в генераторе включить его внутренние сопротивление).

Таблица 2.3а

Результаты измерений

Источник ЭДС

U, В

I, мА

Источник тока

U, В

I, мА

Таблица 2.3б

Результаты измерений

Рис. 2.5. Принципиальная схема электрической цепи

2.5.Содержание отчета по лабораторной работе

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Расчетное задание в соответствии с вариантом.

4.Определение параметров источников ЭДС и тока.

Схемы рис. 2.4, табл. 2.2.

Вольт-амперные характеристики источника тока и источника ЭДС по табл. 2.3а.

Расчет внутренних сопротивлений RE1 источника ЭДС и 1/GK источника тока по результатам измерений.

5. Исследование линейной цепи методом наложения.

Схема рис. 2.3, табл. 2.2.

Схемы и формулы для определения токов ветвей и их составляющих.

6. Анализ полученных результатов и выводы по лабораторной работе со сравнительной характеристикой расчетных и экспериментальных величин.

2.6.Контрольные вопросы и задания

1.Какие элементы содержит электрическая цепь и для чего эти элементы предназначены?

2.Как строится схема замещения электрической цепи?

3.Сформулируйте основные сведения об источниках напряжения и тока.

27

3.1. Основные теоретические сведения

Нахождение токов в ветвях электрической цепи и нахождение напряжений на элементах цепи производится на основании законов Ома и Кирхгофа.

Для различных схем электрических цепей с учетом специфики их топологии разработаны различные методы нахождения токов.

Рассмотрим методы узловых потенциалов и эквивалентных генераторов.

Ток в любой ветви схемы может быть определен с помощью обобщенного закона Ома по формуле через приложенное к ветви напряжение (разность потенциалов на концах ветви) и параметры элементов ветви (сопротивления резисторов, ЭДС источников). Но чтобы применить обобщенный закон Ома, нужно знать потенциалы узлов. Метод, в котором за неизвестные величины принимают потенциалы узлов, называется методом узловых потенциалов. Причем если один узел заземлить (принять его потенциал равным нулю), то число неизвестных потенциалов сокращается на единицу. Метод целесообразно применять для схем с небольшим числом узлов.

Для схемы с n узлами:

где Gkk – сумма проводимостей ветвей, сходящихся в k-том узле; Gkm – сумма проводимостей ветвей, непосредственно соединяющих узлы k и m, взятая со знаком «минус», если между каки- ми-либо двумя узлами нет ветвей, то соответствующая проводимость Gkm равна нулю;

Ikk – узловой ток k-того узла (если в узел k втекает ток, то он должен быть добавлен к Ikk со знаком «плюс», а если вытекает – то со знаком «минус»).

Узловой ток Iкк – это расчетная величина, равная алгебраической сумме токов, полученных от деления ЭДС ветвей, подходящих к k-му узлу, на сопротивления данных ветвей (со знаком «плюс» токи тех ветвей, ЭДС которых направлены к данному узлу, иначе

29