Дослідження лінійного електричного кола постійного струму Мета роботи

1. Вивчити та експериментально перевірити закони Ома і Кірхгофа.

2. Експериментально визначити і аналітично розрахувати еквівалентний опір пасивного двополюсника та еквівалентні параметри активного двополюсника.

Теоретичні відомості

Досить часто при виконанні розрахунків або при проведенні експериментів в складному електричному колі визначаються параметри тільки в одній вітці кола. В таких випадках доцільно решту електричного кола замінити двополюсником.

Якщо в тій частині електричного кола, що підлягає еквівалентному перетворенню, відсутнє джерело енергії, то двополюсник буде лише споживачем енергії і в цьому випадку він називається пасивним. Параметром такого двополюсника в колах постійного струму є опір R_екв.

При наявності джерела енергії в тій частині електричного кола, що підлягає еквівалентній заміні, двополюсник називають активним. Його найпростіша еквівалентна схема складається із послідовного з’єднання еквівалентної Е.Р.С. E_екв та внутрішнього опору R_вн .

Наприклад, якщо в електричному колі (рис. 1.1, а) досліджується вітка з Е.Р.С. E та опором R₁ , то решта електричного кола заміняється на пасивний двополюсник і після еквівалентної заміни електричне коло буде мати вигляд, зображений на рис. 1.1, б. Величина R_екв відносно вузлів „а” і „ b” буде дорівнювати еквівалентному опору частини кола, що підлягає перетворенню:

.

Якщо ж досліджується частина вітки, наприклад, з опором R_4, то в частину кола, що підлягає заміні двополюсником, буде входити джерело енергії і двополюсник буде активним. Еквівалентна схема після заміни буде мати вигляд, зображений на рис. 1.1, в.

Параметри активного двополюсника можна визначити як експериментально, дослідивши електричне коло в режимаххолостого ходу і короткого замикання, коли E_екв = U_хх, а , так і аналітично, розрахувавши величину напруги між вузлами„с” і „b” в режимі холостого ходу і значення еквівалентного опору частини електричного кола з е.р.с відносно вузлів „с” і „b”.

Якщо прийняти внутрішній опір джерела напруги рівним нулю, то значення параметрів активного двополюсника E_екв і R_вн розраховуються для кола, зображеного на рис 1.1, за формулами:

E_екв =;

R_вн= R_{екв (хх)}= R₃ + .

Підготовка до роботи та контрольні запитання

При підготовці до лабораторної роботи кожний студент має підготувати протокол для звіту з лабораторної роботи, ознайомитись з методичними вказівками до лабораторної роботи і письмово відповісти на такі запитання.

1. Написати закон Ома для визначення струму в електричному колі, напруги на окремому елементі.

2. Як формулюється І ^й та ІІ ^й закони Кірхгофа?

3. Написати формули для визначення еквівалентного опору при послідовному, паралельному та мішаному з’єднанні елементів лінійного електричного кола.

4. Написати формули для визначення еквівалентних опорів при еквівалентному перетворенні одного із „трикутників” електричного кола в „зірку”.

5. Що називається двополюсником? Який двополюсник називається активним та який пасивним? Що називають параметрами пасивного та активного двополюсників?

6. Як дослідним шляхом визначити еквівалентні параметри пасивного та активного двополюсників?