1 семестр / ЛР№1 постоянный ток
.pdf
11
Протокол измерений к лабораторной работе №2
«ЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА»
|
|
a |
|
I1 |
R2 |
I2 |
R3 |
R1 |
|
||
c + |
d |
+ |
|
E1 |
E2 |
|
I3 |
−−
A b
Рисунок 1П – Схема замещения исследуемой электрической цепи.
|
Таблица 1П – Параметры лабораторной установки. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
R1 , Ом |
|
R2 , Ом |
|
R3 , Ом |
|
E1 , В |
|
|
E2 , В |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Таблица 2П - Проверка законов Кирхгофа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
U R1 , В |
U R2 , В |
|
|
|
U R3 , В |
I1 , мА |
|
I2 , мА |
|
|
I3 , мА |
I1 + I2 , мА |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Таблица 3П – Опытные данные для построения потенциальной диаграммы. |
||||||||||||||||||||||||||
|
ϕa , В |
|
|
|
ϕb , В |
|
|
ϕc , В |
|
|
|
ϕd , В |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Таблица 4П – Экспериментальные зависимости U R3 |
= f (R3 ) и I3 = f (R3 ) . |
|||||||||||||||||||||||||
|
R3 , Ом |
|
10 |
|
|
|
47 |
|
|
68 |
100 |
|
150 |
|
220 |
|
330 |
|
|||||||||
|
U R3 , В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I3 , мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5П – Результаты определения параметров эквивалентного генератора.
I КЗ , мА |
|
EГ = U ХХ , В |
|
RГ = |
U ХХ |
, Ом |
|
RГ = |
R1 × R2 |
, Ом |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
IКЗ |
|
|
R1 + R2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Таблица 6П - Проверка принципа наложения. |
|
|
|
|
|
||||||
Опыт |
I1 , мА |
I2 , мА |
I3 , мА |
I1 + I2 , мА |
|
||||||
Включена ЭДС E1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Включена ЭДС E2
Расчет для E1 + E2
Работу выполнил _______________________________
Работу проверил _________________________________
12
III Содержание отчёта
1.Отчет должен содержать титульный лист с темой лабораторной работы, датой оформления, информацией о студенте: фамилия, курс и группа.
2.Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать положительные направления токов (рисунок 1П).
3.Для исследуемой электрической цепи записать: уравнения по первому закону Кирхгофа; уравнения по второму закону Кирхгофа. Перенести в отчёт таблицу 1П протокола измерений. По данным таблицы проверить численно эти уравнения. Обработку опытных данных представить в следующем виде.
|
Проверка по табл. 1П первого закона Кирхгофа. |
|
В общем виде: |
|
В цифровом выражении: |
|
|
|
|
Проверка по данным табл. 1П второго закона Кирхгофа. |
|
В общем виде: |
|
В цифровом выражении: |
|
|
|
|
|
|
Сделать вывод о выполнении законов Кирхгофа и причинах возможных погрешностей.
4.По данным представленной в отчёте таблице 3П протокола измерений построить с соблюдением масштабов потенциальную диаграмму. Показать по диаграмме, ток в какой ветви больше.
5.Используя значения параметров элементов схемы замещения (рисунок 1П) E1 , E2 ,
R1 и R2 рассчитать напряжение холостого хода U ХХ , |
ток короткого замыкания I КЗ |
и |
|||||||||
внутреннее сопротивление RВН |
активного двухполюсника А. |
|
|
|
|||||||
Таблица 3.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт |
|
I КЗ , мА |
|
EГ = U ХХ , В |
|
RВН = RГ , Ом |
|
|
I3 , А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнить рассчитанные значения этих параметров с опытными данными таблицы 5П |
|||||||||||
протокола измерений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Взять значение сопротивления R3 из таблицы 1П протокола |
измерений |
и |
|||||||||
рассчитать с этим значением ток методом эквивалентного генератора: I3 = |
|
EГ |
. |
|
|||||||
RГ + R3
Сравнить полученное значение тока I3 с измеренным в опыте (таблица 1П).
7. Рассчитать максимальное значение мощности Pmax преобразования электрической
U 2
энергии в тепловую на сопротивлении R3 : Pmax = ХХ .
4 × RВН
По данным таблицы 4П протокола измерений рассчитать зависимости тока и мощности третьей ветви от величины ее сопротивления:
|
EГ |
|
æ |
|
EГ |
ö2 |
|
|
I3 (R3 ) = |
, P3 |
ç |
|
÷ |
× R3 . |
|||
R + R |
R |
+ R |
||||||
(R3 ) = ç |
÷ |
|||||||
|
Г 3 |
|
è |
Г |
3 |
ø |
|
Результаты расчёта занести в таблицу 3.2.
13
Таблица 3.2
|
R3 , Ом |
10 |
47 |
68 |
100 |
150 |
220 |
330 |
|
|
U R3 , В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I3 , мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P3 , Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
8. По данным таблицы 3.2 построить зависимости I3 (R3 ) , U R3 (R3 ) |
и P3 (R3 ) в одной |
||||||||
системе координат. На этом же рисунке точками отметить экспериментальные значения тока I3 из таблицы 4П протокола измерений.
Сделать вывод, при каком сопротивлении R3 в нем выделяется максимальная мощность. Сравнить это значение с RГ .
9.По данным таблицы 5П и 4П построить ВАХ U = f (I ) активного двухполюсника.
Вэтой же системе координат построить ВАХ резистора R3 (из табл. 1П).
Сравнить результат графического расчета с таблицей 1П.
10. Для исследуемой электрической цепи записать: уравнения по принципу наложения для каждого тока. Обработку опытных данных представить в следующем виде.
Проверка по данным табл. 6П принципа наложения.
В общем виде: В цифровом выражении:
_____________________________ _____________________________
_____________________________ _____________________________
_____________________________ _____________________________
Результаты свести в таблицу:
Опыт |
|
I1 , мА |
I2 , мА |
I3 , мА |
I1 + I2 , мА |
Включены обе ЭДС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Включена ЭДС E1 |
|
|
|
|
|
Включена ЭДС E2 |
|
|
|
|
|
Расчет для |
E1 + E2 |
|
|
|
|
Сравнить результаты расчета с результатами измерений.
11. Записать выводы по работе, например, о влиянии внутреннего сопротивления эквивалентного генератора на максимальную мощность подключенной к нему нагрузки.
14
IV Вопросы для самопроверки
1.В чём сущность принципа наложения?
2.Как учитываются внутренние сопротивления источников при расчёте цепей методом наложения?
3.Для чего служат и как подключаются амперметры и вольтметры в электрической
цепи?
4.Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа. Приведите какую-либо схему замещения электрической цепи и для неё составьте уравнения по законам Кирхгофа.
5.Когда используется метод эквивалентного генератора? Каковы другие названия этого метода? В чём состоит суть метода?
6.Что понимают под активным двухполюсником в электрической цепи? Нарисуйте схему замещения.
7.Как определить входное сопротивление двухполюсника?
8.При каком сопротивлении приёмника энергии в нём потребляется максимальная мощность? Как её вычислить?
9.Опишите вольтамперные характеристики элементов линейной цепи постоянного тока: резистора, источника ЭДС, источника тока, активного двухполюсника (эквивалентного генератора).
10.Какова последовательность построения потенциальной диаграммы?