ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Электрическая цепь – совокупность источников электрической энергии, приёмников электрической энергии, соединительных проводов, коммутирующих устройств, электроизмерительных устройств и другой вспомогательной аппаратуры.
Составные части электрической цепи:
-узел - место соединения 3-х или более проводов.
-ветвь – участок цепи между узлами.
-контур – замкнутый участок цепи, образованный ветвями.
Электрическая схема – это документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.
Элементы электрической цепи делятся на приёмники (сопротивление , индуктивность, ёмкость) и источники (источники ЭДС, источники тока), которые , в свою очередь бывают идеальными и реальными.
Законы Кирхгофа:
-алгебраическая сумма токов, стекающихся в узле, равна 0
.
-для любого замкнутого контура алгебраическая сумма напряжений на сопротивлениях равна алгебраической сумме ЭДС.
Закон Ома
:
Закон Ома
для цепи содержащей ЭДС:
Правило делителя напряжения:
-напряжение на последовательно соединённых элементах распространяется пропорционально значениям сопротивления.
Правило делителя тока:
Потенциальная диаграмма (зависимость распределения потенциалов по контуру от сопротивлений контура) служит для проверки расчёта составленной системы уравнений и определения разности потенциалов между любыми точками контура.
Цель работы: Научиться пользоваться программой Multisim. Получение навыков в построении электрических цепей.
Выполнение работы.
|
Величина |
Обозначение |
Ед.измерения |
Компонент |
Обозначение |
|
ЭДС/ Напряжение |
V |
Вольт |
Источник ЭДС |
|
|
Электрический ток |
I |
Ампер |
Источник тока |
|
|
Сопротивление |
R |
Ом |
Резистор |
|
|
Ёмкость конденсатора |
C |
Фарад |
Конденсатор |
|
|
Индуктивность |
L |
Генри |
Катушка индуктивности |
|
Эксперимент 1
Задача:
Измерить напряжение идеального источника ЭДС.
Дано:
Решение:
Рис. 1.1 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 1.2 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 1.3 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 1.4. График зависимости напряжения от тока.
Эксперимент 2.
Задача:
Измерить сопротивление.
Дано: R=2 Ом
Решение:
Рис. 2.1 Эквивалентная схема в Multisim.
Эксперимент 3.
Постановка задачи:
Измерить и вычислить общее сопротивление при параллельном, последовательном и смешанном соединениях резисторов. Убедиться, что значения сопротивлений, вычисленные при помощи формул и измеренные программой, совпадают.
Дано:
Решение:
Рис. 3.1 Эквивалентная схема в Multisim.
Ом
Рис. 3.2 Эквивалентная схема в Multisim.
Ом
Рис. 3.3 Эквивалентная схема в Multisim.
Ом
Эксперимент 4.
Задача:
Построить ВАХ сопротивления.
Дано:
Решение:
Рис. 4.1 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 4.2 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 4.3 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 4.4 График ВАХ сопротивления.
В
В
В
Эксперимент 5.
Задача:
Построить ВАХ реального источника ЭДС. Для этого провести опыты холостого хода и короткого замыкания.
Дано:
.
Решение:
Рис. 5.1 Эквивалентная схема в Multisim.
В
Рис. 5.2 Эквивалентная схема в Multisim.
А
Рис. 5.3 График ВАХ реального источника ЭДС.
В
Эксперимент 6.
Задача:
Определить рабочую точку реального источника ЭДС при его работе на нагрузку.
1) Измерить ток и напряжение на нагрузке.
2) Построить на одном графике ВАХ сопротивления и реального источника ЭДС.
3) Убедиться, что показания приборов соответствуют показаниям графика.
Дано:
Решение:
Рис. 6.1 Эквивалентная схема в Multisim.
Эксперимент 7.
Постановка задачи:
Проанализировать изменения положения рабочей точки при изменении напряжения, внутреннего сопротивления и сопротивления нагрузки.
Сравнить результаты эксперимента с расчётами цепей.
Дано:
2)
3)
Решение:
1) Изменение ЭДС.
Рис. 7.11 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.12 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.13 Эквивалентная схема в Multisim.
2) Изменение внутреннего сопротивления.
Рис. 7.21 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.22 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.23 Эквивалентная схема в Multisim.
3) Изменение сопротивления нагрузки.
Рис. 7.31 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.32 Эквивалентная схема в Multisim.
Рис. 7.33 Эквивалентная схема в Multisim.
3)
Эксперимент 8.
Постановка задачи:
Исследовать реальный источник тока. Построить ВАХ реального источника тока.
Дано:
Решение:
Эксперимент 9.
Постановка задачи:
Исследовать поведение характеристик индуктивности и ёмкости на постоянном токе
Для индуктивности: убедиться, что вольтметр показывает «0» при наличии тока, т.е. сопротивление индуктивности равно «0».
Для ёмкости:
убедиться, что амперметр показывает
«0», что означает разрыв цепи, т.е.
сопротивление ёмкости равно
.
Дано:
Решение:
Эксперимент 10.
Эксперимент 11.