Лабы_ТОЭ1 2010_ЭА2

2.3.2 Исследование свойств источника тока.

Собрать схему рисунка 4 (номиналы сопротивлений нагрузки заданы в таблице10).

Изменяя в схеме сопротивление нагрузки Rнг, измерять ток и напряжение на нем. Результаты измерений занести в таблицу 10.

Рисунок 4 – Контур с источником тока

Таблица 10

3Обработка результатов экспериментов

3.1Изучить теоретический материал по теме “Цепи постоянного тока”.

3.2В соответствии с вариантами заданий в таблице 1 и при Е1=10 В и Е2 = 5 В:

Начертить схему, состоящую из последовательно соединенных резисторов R1, R2, R3 и источников ЭДС Е1 и Е2 (по данным таблицы 1).

Рассчитать ток и напряжения на каждом элементе по закону Ома для вычерченной схемы. Результаты расчетов занести в таблицу 2.

Проверить выполнение второго закона Кирхгофа для данных эксперимента и расчета.

Определить потенциалы каждой точки схемы относительно нулевой точки (номер нулевой точки обозначен в таблице 1). Результаты расчетов занести в таблицу 3.

11

3.2.1 Построить потенциальные диаграммы для данных эксперимента и

расчета (таблица 3).

3.3В соответствии с вариантами заданий таблицы 2 и схемы, представленной на рисунке 2:

Рассчитать токи во всех ветвях и напряжения на резисторах. Результаты расчетов занести в таблицу 4.

Проверить выполнение 1 и 2 законов Кирхгофа для любого узла и каждого контура схемы 2.

Рассчитать ток заданной ветви схемы 2 методом эквивалентного генератора. Результаты расчетов сравнить с данными таблицы 8.

3.4Сопоставить результаты таблиц 7,8 и 6. Сделать соответствующие выводы.

3.5По результатам таблицы 9 построить график зависимости U(I). Сделать вывод о влиянии R нагрузки I на напряжение U генератора.

3.6По результатам таблицы 10 построить вольтамперную характеристику I(UR).

Сделать вывод о влиянии сопротивления нагрузки R на величину тока I. В

выводе обратить внимание на возможность получения источника тока из источника ЭДС.

4Контрольные вопросы

4.1Сколько независимых уравнений можно составить по первому и второму законам Кирхгофа для любой цепи? Сформулировать законы Кирхгофа.

4.2Что такое узел электрической цепи?

4.3Чем сложная электрическая цепь отличается от простой и какими методами производится ее расчет?

4.4В чем заключается метод расчета электрических цепей по методу наложения?

4.5В чем разница между экспериментальным и теоретическим методом эквивалентного генератора?

4.6Выполняется ли принцип наложения для напряжений? Выполняется ли принцип наложения для мощностей? Почему?

12

4.7Можно ли определить направление тока на резисторе, если известны потенциалы на его зажимах?

4.8Как с помощью потенциальной диаграммы определить токи в ветвях электрической цепи?

Литература

1Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В.Зевеке и др.- М.: Энергоатомиздат,

1989.-528 c.: ил.

13

2 Лабораторная работа №2 Исследование линейной электрической цепи однофазного

синусоидального тока

Цель работы

Экспериментальное исследование линейных электрических цепей однофазного синусоидального тока (проверка 2-го закона Кирхгофа, оценка влияния частоты на фазовый сдвиг между токами, напряжениями).

1Рабочее задание

1.1Исследовать электрическую схему с последовательным соединением RC элементов.

1.2Исследовать электрическую схему с последовательным соединением RL элементов.

1.3Исследовать электрическую схему с параллельным соединением RC элементов.

1.4Исследовать электрическую схему с параллельным соединением RL элементов.

2Порядок выполнения работы

2.1Исследование электрической цепи с последовательным соединением RC

элементов

2.1.1Собрать схему установки, изображенную на рисунке 1 в соответствии с данными таблицы 1.

Таблица 1

14

2.2 Исследование электрической схемы с последовательным соединением RL

элементов

2.2.1Собрать схему установки аналогичную рисунку 5 (вместо C элемента подключить L элемент).

На генераторе Г3-109 установить Em = 7 В и частоту, рассчитанную из условия f= R /2πL.

2.2.2Выполнить измерения, аналогичные измерениям в пунктах 2.1.3 2.1.7.

Результаты измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3

2.3 Исследование электрической схемы с параллельным соединением RC

элементов

2.3.1 Соберите схему, изображенную на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема с параллельным соединением RC элементов.

На генераторе Г3-109 установите Ег 7В и частоту, рассчитанную в пункте 2.1.2. 2.3.2 Измерьте токи в неразветвленной части цепи, через R и C; действующие значения напряжений. Результаты измерений занесите в таблицу 4.

16

Таблица 4

2.3.3Измерьте фазовый сдвиг между ег(t) и UR1(t) i(t). Результат измерений занесите в таблицу 4.

2.3.4Зарисуйте осциллограммы ег(t) и URвх(t) i(t).

2.3.5Увеличьте частоту в 10 раз. Измерьте токи в неразветвленной части цепи,

через R и C; действующие значения напряжений и фазовый сдвиг. Результаты измерений занесите в таблицу 4.

2.4 Исследование электрической схемы с параллельным соединением RL элементов

2.4.1 Соберите схему, изображенную на рисунке 2, заменив конденсатор катушкой индуктивности L7.

На генераторе Г3-109 установите Ег 7 В и частоту, рассчитанную в пункте

2.2.1.

2.4.2 Измерьте токи в неразветвленной части цепи, через R и L; действующие значения напряжений. Результаты измерений занесите в таблицу 5.

Таблица 5

2.4.3Измерьте фазовый сдвиг между ег(t) и UR1(t) i(t). Результат измерений занесите в таблицу 5.

2.4.4Зарисуйте осциллограммы ег(t) и URвх(t) i(t).

17

2.4.5 Увеличьте частоту в 10 раз. Измерьте токи в неразветвленной части цепи,

через R и L; действующие значения напряжений и фазовый сдвиг. Результаты измерений занесите в таблицу 5.

3Обработка результатов экспериментов

3.1По данным таблицы 2 необходимо:

Построить векторные диаграммы токов и напряжений. Сравнить с теорией. Сделать вывод.

18

Доказать, что для действующих значений 1й закон Кирхгофа выполняется,

как Iвх= IR 2 IC2 .

По результатам измерений сделать вывод о влиянии частоты f на Xс и .

3.4 По данным таблицы 5 необходимо:

Построить векторные диаграммы токов и напряжений. Сравнить с теорией. Сделать вывод.

Доказать, что для действующих значений 1й закон Кирхгофа выполняется,

как Iвх= IR 2 IL 2 .

По результатам измерений сделать вывод о влиянии частоты f на XL и .

4Контрольные вопросы

4.1Может ли сумма показаний амперметров разветвленной части цепи эл.

схемы превышать показания амперметра, расположенного в неразветвленной части цепи? Ответ пояснить векторными диаграммами пункта 3.

4.2 Какова связь между сдвигами по фазе ег(t) и i(t) при последовательном

(параллельном) соединении RC (RL) элементов?

4.3 Запишите ЗТК и ЗНК для мгновенных и комплексных значений токов и напряжений схем задания.

Литература

1Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В. Зевеке и др.- М.: Энергоатомиздат,

1989.-528 c.: ил.

19

4 Лабораторная работа № 3 Исследование резонанса напряжений в пассивном двухполюснике

Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование пассивных RLC-цепей при резонансе напряжений и получение навыка снятия частотных характеристик и резонансных кривых.

1 Рабочее задание

Получить частотные характеристики I(f), UL(f), UC(f) и fдля трѐх различных значений добротности при резонансе напряжений.

2 Порядок выполнения работы

2.1Зафиксировать параметры катушки L8 , согласно вашему рабочему стенду -

Lк , Rк . Собрать схему, изображенную на рисунке 1. Параметры элементов цепи: RН=110 Ом, C=0,05 мкФ и Lк , Rк .

Рисунок 1- Последовательный резонансный контур Установить на генераторе Г3-109 Еm = 14B, и fРЕЗ Значение напряжения генератора необходимо фиксировать по экрану осциллографа.

20