Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

КАЗАНСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ

Лабораторная работа №1

Характеристики и параметры реальных элементов электрических цепей постоянного тока

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Электротехника”

Казань 2009

Цель работы - экспериментальное определение параметров и характеристик реальных пассивных и активных эле­ментов электрической цепи постоянного тока.

1. Краткие сведения из теории

1.1. Общие сведения

Электрической цепью называют совокупность электротехнических устройств, образующих путь для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в ко­торой могут быть описаны с помощью электрических величин - электродви­жущей силы (е, Е), тока (i, I) и напряжения (u, U).

Для анализа и расчета электрическая цепь графически изображается в виде электрической схемы. Электрическая схема содержит условные обозначения всех элементов и показывает порядок их соединения между собой.

Схема простейшей электрической цепи приведена на рис.1.1.

Риc.1.1. Схема простейшей электрической цепи

Все устройства, объекты и элементы, входящие в состав электрической цепи, могут быть разделены на три группы:

1) Источники электрической энергии (питания).

Общим свойством всех источников энергии является преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. Источники энергии называют активными элементами, они являются причиной появления токов и напряжений в цепи.

2) Потребители электрической энергии (приемник энергии или нагрузка).

Общим свойством всех потребителей является преобразование электроэнергии в другие виды энергии (например, нагревательный прибор). Они являются пассивными элементами, их часто называют нагрузкой.

3) Вспомогательные элементы цепи.

К ним относят соединительные провода, выключатели, аппаратура защиты, измерительные приборы (амперметры, вольтметры, ваттметры и т.д.) и другие, без которых реальная цепь не работает.

При протекании электрического тока в каждом из элементов одновременно происходят ряд сложных процессов, связанных с преобразованием электрической энергии (создание, накопление, поглощение), один из которых является преобладающим, основным. Для упрощенного анализа в электротехнике все элементы считают идеализированными (идеальными), т.е. предполагают, что в них протекает лишь один из процессов – основной. Неосновные процессы называют паразитными.

Все идеализированные элементы в электротехнике делятся на две группы:

1. пассивные – к ним относятся сопротивление, емкость, индуктивность и взаимно-индуктивный элемент. Общим для пассивных элементов является то, что они неспособны создавать электрическую энергию.

2. активные – идеальный источник ЭДС и идеальный источник тока. Они создают электрическую энергию.

В зависимости от характера изменения токов и напряжений во времени все электрические цепи подразделяют на две группы:

- цепи постоянного тока – в них напряжения и токи во времени не изменяются;

- цепи переменного тока – в них напряжения и ток изменяются во времени. К простейшим цепям переменного тока относят цепи гармонического тока.

При анализе электрических цепей постоянного тока активными элементами являются источники тока и источники ЭДС, а пассив­ными элементами схем являются только резистивные элементы, т.к. сопро­тивления индуктивных элементов (Х_L = ωL) постоянному току (при ω=0) равны ну­лю, т.е. они представляют собой короткое замыкание, а сопротивления емкостных элементов (Х_С = 1 /(ωС)) постоянному току (при ω=0) равны бесконечности, т.е. они разрывают электрические це­пи постоянного тока.