МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХЕРСОНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Глухова В.И., Войцеховский А.Н., Глухов Г.Н.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ХЕРСОН 2001

УДК 621.3

Электротехника (для студентов дневной и заочной форм обучения неэлектротехнических специальностей) Учебное пособие/ Глухова В.И., Войцеховский А.Н., Глухов Г.Н.

-Херсон: ХГТУ, 2001, -80с

Рецензенты : Борисов Р.И., проф. д.т.н., профессор кафедры

«Электротехника» Херсонского филиала украинского

морского технического университета

Китаев А.В. проф. к.т.н. профессор кафедры «Физика и

электротехника» Херсонского государственного

технического университета

Рекомендовано Министерством образования и науки Украины. Письмо №14/18.2 - 12.95

·от 17.09.2001г

ISBN 5-7763-0496-2

· © Глухова В.И., Войцеховский А.Н., Глухов Г.Н

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие «Лабораторный практикум по электротехнике» составлено на основе большого педагогического опыта авторов, работающих со студентами различного уровня подготовленности, с использованием современной учебной литературы.

Пособие содержит методические указания к проведению лабораторных работ по четырём основным разделам курса «Электротехника». В пособии изложены правила внутреннего распорядка и организации работы в лаборатории, техника безопасности проведения лабораторных работ с использованием стендов УИЛС-1, порядок оформления отчётов по выполненым экспериментам, а также порядок проведения защиты выполненых лабораторных работ.

Для облегчения подготовки и успешного выполнения лабораторных работ в каждой работе вначале изложены краткие теоретические положения исследуемых вопросов и даны образцы оформления отчета. Приведен список наиболее важных для понимания сущности выполняемой работы контрольных вопросов.

I. ПРАВИЛА ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ

I. Староста учебной группы должен заблаговременно разделить группу на бригады по 3 человека, каждой из которых присваивается порядковый номер. В соответствии с этим номером за бригадой закрепляются на весь период работы в лаборатории стенд УИЛС-1 и комплект элементов та­кого же номера, что и стенд.

Категорически запрещается смена стенда и набора элементов к нему без разрешения преподавателя.

2. Вход студентов в верхней одежде в лабораторию строго воспрещен.

3. К работе в лаборатории допускаются студенты, прошедшие инструктаж по правилам техники безопасности с последующей записью в соответствующем журнале.

4. Запрещается ставить на стенд какие-либо вещи; на столе должны быть только методичка, рабочая тетрадь и набор элементов.

5. Перед началом работы на стенде студент обязан под залог (студенческий билет) получить набор элементов и проверить его комплектность. По окончании работы набор элементов должен быть сдан преподавателю. При этом элементы необходимо вставить в

соответствующие гнезда, а проводники аккуратно уложить в определенный отсек наборного ящика.

6. Студенты должны бережно обращаться с оборудованием. Во время лабораторных работ они несут полную ответственность за сохранность и исправность закрепленных за ними стендов, элементов и приборов.

7. Во время занятий в лаборатории необходимо поддерживать порядок и деловую обстановку. Категорически запрещается громко разговаривать и шуметь. Вся работу следует выполнять сидя. Ответственность за поддержание порядка в лаборатории несет староста группы.

8. Покидать лабораторию можно только с разрешения преподавателя.

9. При подготовке к лабораторной работе студент обязан проработать материал лекций и рекомендуемых разделов учебника, изучить методические указания к лабораторной работе, частично оформить протокол.

10. На лабораторную работу студент должен явиться с частично оформленным протоколом, а также с тетрадью для ведения черновых записей и калькулятором. Студенты, теоретически не подготовленные или не имеющие частично оформленного по установленной форме отчета, к работе не допускаются.

11. В конце занятия студент обязан представить преподавателю результаты исследования на проверку и подпись.

12. К следующему занятию каждый студент обязан представить полностью оформленный отчет по установленной форме. Студенты, не подготовившие отчет, к работе не допускаются.

13. Пропущенные лабораторные работы студенты отрабатывают в специальное время по графику отработок.

14. Студенты, опоздавшие на занятие или пропустившие лабораторную работу по любым причинам, допускаются в лабораторию только с разрешения декана.

15. Студенты, нарушающие правила внутреннего распорядка, удаляются из лаборатории.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА СТЕНДАХ УИЛС-1

Напряжения, которыми студенты оперируют при проведении лабораторных работ на стенде УИЛС-1, не представляют опасности для жизни. Однако, учитывая то, что питание стенда осуществляется от источника трехфазного напряжения 380/220 В, а корпус стенда

металлический, следует помнить и строго соблюдать следующие правила безопасности.

1. Студентам запрещается производить какие-либо включения на главном распределительном щите.

2. Корпус стенда и металлические корпуса измерительных приборов должны быть заземлены.

3. По окончании работы на стенде следует снять напряжение с от­дельных блоков, а затем и со стенда.

4. При работе на стенде категорически запрещается прикасаться к трубам водопровода и отопительных систем.

5. Запрещается оставлять без надзора стенд, находящийся под на­пряжением, ремонтировать самостоятельно приборы, оборудование и предохранители, а также вынимать блоки.

6. В случае аварии на рабочем месте (повреждения блоков стенда, измерительных приборов, перегорания предохранителей и т.д.) студент обязан немедленно снять напряжение со стенда и сообщить о случившемся преподавателю.

7. Незамедлительно оказать первую помощь товарищу, попавшему под напряжение или получившему какую-либо иную травму. .Для этого необходимо:

а) отключить напряжение питания стенда иди нажать кнопку "Стоп" главного распределительного щита;

б) немедленно сообщить о случившемся руководителю занятий и вызвать врача;

в) приступить при необходимости к проведению искусственного .дыхания и не прекращать его вплоть до прихода врача.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТОВ

Отчет о проделанной работе студент составляет в лаборатории и после выполнения работы завершает дома.

В отчете должны содержаться: титульный лист; цель работы; рабочие схемы; таблицы измеренных и вычисленных величин; графики; векторные диаграммы и т.д.; основные расчетные формулы и пояснение; выводы о работе.

Протокол лабораторной работы включает: титульный лист, цель работы, рабочие схемы, таблицы измеряемых величин.

Отчеты оформляют на листах белой или мелованной бумаги формата А4 (210х297) или на развернутых листах ученической тетрадки. Листы заполняют с одной стороны. Текст должен быть написан четко и аккуратно чер­нилами (пастой) одного цвета.

Титульный лист, установленного образца выполняется чернилами,

пастой либо тушью одного цвета. Допускается машинописное оформление титульного листа.

В тексте допускается применение только общепринятых обозначений или сокращений, расшифрованных при первом упоминании. При оформлении отчетов обязательно строгое соблюдение требований ЕСКД, а также государственных стандартов на условные графические обозначения, буквенные обозначения и единицы электрических и магнитных величин.

Все таблицы наблюдений, электрические схемы, векторные диаграммы и графики нужно вычерчивать карандашом с помощью циркуля, линейки и лекал и оформлять поясняющими их подписями.

При построении графиков на осях следует указывать основные обозначения написанных величин, масштаб и их единицы, на координатные оси при этом не наносятся стрелки. В некоторых случаях при совмеще­нии нескольких кривых на одном графике, представляющих функции одного аргумента, требуется построение нескольких осей ординат с указанием соответствующих масштабов. Расчетные значения нужной графической за­висимости следует наносить на поле графика в виде точек или кружков. Кривые проводить с помощью лекал через возможно большее количество точек. При изображении нескольких кривых на одном графике рекомендуется пользоваться карандашами или пастой разных цветов.

Вся информация о требованиях ЕСКД, государственных стандартов и образцах отчетов по лабораторным работам приведена на стендах, находящихся в лаборатории.

ЗАЩИТА ОТЧЕТА О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Сдача отчета ведется побригадно и протекает в форме собеседования преподавателя с каждым студентом индивидуально. При этом студент должен показать знание основных теоретических положений, умение делать выводы расчетных соотношений, понимание методики выполнения лаборатор­ных исследований и сути физических процессов, определяющих ход той или иной графической зависимости. По результатам беседы преподаватель выставляет студенту соответствующую оценку и заносит ее в журнал. При положительной оценке лабораторная работа считается зачтенной и отчет студента передается в архив кафедры. Если оценка отрицательна, отчет возвращается студенту и назначается дата повторного собеседования.Успешная сдача лабораторных работ - один из основных критериев, которых придерживается преподаватель при выводе окончательной оценки на зачетном занятии.

Образец титульного листа отчета к лабораторной работе

Министерство образования и науки Украины

Херсонский государственный технический университет

Кафедра физики и электротехники

ОТЧЕТ

к лабораторной работе № 2

"Исследование сложных цепей постоянного тока"

Руководитель занятий В.И. Глухова

Работа выполнена студентом

группы 2CI С.Н.Петровым

Оценка

Херсон 2001

Лабораторная работа № I

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы - получить навыки сборки электрических цепей, измерения токов и напряжений; изучить последовательное, параллельное и смешанное соединения токоприемников, приобрести навыки использования законов Ома и Кирхгофа при экспериментальном анализе этих электрических цепей.

I.I. Пояснения к работе

Закон Ома для участка цепи устанавливает связь между током, напряжением и параметрами элементов на участке. Измерив ток и напряжение на резисторе, можно определить по закону Ома его параметр - сопротивление.

Основой анализа электрических цепей являются уравнения, составленные по законам Кирхгофа.

Для ускорения сборки схемы и уменьшения вероятности ошибки рекомендуется составить монтажные схемы, показывающие расположение элементов на монтажном поле, с указанием гнезд подключения измерительных приборов и источников питания. Сборка цепи по монтажной схеме заключается в установке указанных элементов в гнезда наборного поля. При этом в каждой ветви должна быть хотя бы одна перемычка для обеспечения возможности подключения амперметра.

Для измерения тока в ветви необходимо вынуть соответствующую перемычку из гнезда наборного поля и подключить и ним штекера соедини­тельных проводов от измерительного прибора. Для измерения напряжения между узлами цепи измерительный прибор подключают к свободным гнездам, имеющим потенциал заданных узлов.

Один из универсальных приборов Ш4300 используется для измерения напряжений, другой - для измерения токов.

В работе используются регулируемый источник постоянного тока и элементы цепи № 01,02.03,04,05.06,07.08.

Индексация резисторов а дальнейшем должна производиться а соответствии с номером элемента цепи: R1,R2,R3.

Вариант задает преподаватель (см. таблицу вариантов).

1.2. Выполнение работы

1. Изучить по лекциям и по учебнику [2] c.II-28 закон Ома, закон

Кирхгофа.

При явке на лабораторное занятие каждый студент должен иметь протокол и получить у преподавателя номер варианта (см. табл.1.1) и заполнить табл. 1.2, монтажные схемы исследуемых цепей.

2. Собрать схему для определения сопротивления резистора R₁ методом амперметра и вольтметра (рис.I.I) с помощью соединительных проводников и перемычек по монтажной схеме (рис.1.2).

Предел измерения вольтметра установить: для напряжений 8...18 В -20 В, для напряжений 20 В - 200 В, амперметра - 200 мА.

Включить питание блока постоянных напряжений и ручкой "Напряжение" установить заданное напряжение. Показания приборов занести в табл. 1.3. Заменить резистор R1 резистором R2. Показания приборов вновь занести в табл. 1.3. Заменить резистор R2. резистором R3 , после чего показания приборов опять зафиксировать в табл. 1.3. Также записать в табл. 1.3 их сопротивления R_H по номиналам, указанным на корпусах резисторов.

3. Собрать схему последовательного соединения резисторов R1 и R2 (рис. 1.3). Измерить ток I этой цепи, общее напряжение, напряжение V₁ и V₂ на резисторах соответственно R1 и R2. Показания приборов занести в табл. 1.4.

4. Собрать схему параллельно соединенных резисторов R1 и R2 (рис. 1.5). Измерить общее напряжение U, общий ток I, токи I₁ и 1₂ , протекающие через резисторы соответственно R₁ и R₂ . Показания приборов занести в табл. 1.5.

5. Составить монтажную схему смешанного соединения резисторов. Собрать схему смешанного соединения, причем резистор R1 соединен последовательно с параллельно соединенными резисторами R2. и R3 (рис. I.7}. Измерить общее напряжение U, общий ток I₁, протекающий через резистор R1, напряжение U1 на резисторе R1, напряжение U_пар на параллельно соединенных резисторах R2 и R3, токи I₂ и I₃, протекающие через резисторы соответственно R2 и R3. Показания приборов занести в табл. 1.6.

6. По данным табл. 1.3 найти сопротивление R_расч резисторов R1

R2 и R3.

7. По данным табл.1.4 найти сопротивление цепи R₃ , а также найти это сопротивление R_э.рас, зная из табл. 1.1 значения сопротивлений R_рас резисторов R1 и R2. Проверить второй закон Кирхгофа для этой цепи.

8. По данным табл.1.5 найти сопротивление цепи Rэ, а также R_э.рас , зная из табл. I.I значения сопротивлений Rрас резисторов R1 и R.2 . Проверить первый закон Кирхгофа для этой цепи.

9.По данным табл. 6 найти сопротивление цепи Rэ, и сопротивление параллельного участка Rпар, а также найти сопротивления R_э.рас и R_{пар. рас}, зная из табл. I.I значения сопротивлений R_рас резисторов R1, R2 и R3. Проверить первый и второй законы Кирхгофа для этой цепи.

1.3. Контрольные вопросы

I. Какое соединение резисторов называется:

а) последовательным;

б) параллельным;

в) смешанным?

2. Запишите закон Ома для участка цепи.

З. Запишите закон Ома для замкнутой цепи.

4. Как распределяются напряжения при последовательном соединении резисторов?

5. Как распределяется напряжения при параллельном соединении резисторов?

6. Сформулируйте первый закон Кирхгофа.

7. Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

8. Чему равно полное сопротивление цепи:

а) при последовательном соединении резисторов,

б) при параллельном соединении резисторов.

9. Чему равно полное сопротивление цепи при смешанном

соединении резисторов?

10. Как практически измерить ЭДС источника?

11. Что называется:

а) ветвью,

б) узлом,

в) контуром электрической цепи ?

12. В чем отличие идеального источника ЭДС от реального?

Таблица I.I

Номера вариантов и соответствующие номера элементов наборного поля

Номер варианта	Напряжение UИСТ В		R1	R2	R3
I	2 .		3	4	5
1	7±0.5		01	02	03
2	9±0.5		0.2	05	04
3		13 ± 0.5	03	06	05
4		15 ± 0.5	04	06	03
5		17 ± 0.5	05	04	03
6		19 ± 0.5	06	07	04
7	22 ± 0,5		07	06	05
8	8 ± 0,5		01	03	04
9	10 ± 0,5		02	03	04
10	11 ± 0,5		03	04	05
II	13 ± 0.5		04	05	01
12	15 ± 0.5		05	06	03
13	17 ± 0.5		06	07	05
14	23 ± 0,5		08	07	06

Протокол

лабораторной работы № I

Исследование простых цепей постоянного тока

Таблица 1.2

Номера и параметры элементов согласно заданному варианту

Номер варианта	Напряжение Uист, В	R1	R2	R3

Рис. I.I Схема определения Рис* 1.2. Монтажная схема

сопротивления резистора определения сопротивления

методом амперметра резистора методом ампер-

и вольтметра метра и вольтметра

Таблица 1.3

U1	I1	R1	R1H	U2	I2	R2	R2H	U3	I3	R3	R3H
В	А	Ом	Ом	В	А	Ом	Ом	В	А	Ом	Ом

Рис, 1.3.Схема последовательного Рис. 1.4. Монтажная схема после- соединения резисторов довательного соединения резисторов

Таблица 1.4

U	U1	U2	I	Rэ	Rэ.рас
В	В	В	А	Ом	Ом

Рис. 1.5 Схема параллельного сое- Рис.1.6.Монтажная схема соединения резисторов параллельного соединения

резисторов

Таблица 1.5.

U	I	I1	I2	Rэ	Rэ.рас
В	А	А	А	Ом	Ом

Рис. 1.7.Схема смешанного соединения резистор

Рис.1.8. Монтажная схема соединения резисторов (чертит студент)

Таблица 1.6

U	U1	Uпар	I1	I2	I3	Rэ	Rэ. рас	Rпар	Rпар.рас
В	В	В	А	А	А	Ом	Ом	Ом	Ом

Лабораторная работа №2

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЁТ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы - убедиться в соблюдении законов Кирхгофа в разветвленной цепи постоянного тока; освоить применение методов наложения; двух узлов и эквивалентного генератора к расчету цепей постоянного тока; построить потенциальную диаграмму контура электрической цепи.