Описание стенда

Стенд содержит два источника питания с различными ЭДС: Е₁ и Е₂, переносной электронный вольтметр, постоянные и переменные резисторы. Разветвленная цепь собирается из резисторов, закрепленных на стенде. Вместо амперметров включаются измерительные резисторы соответственно в первую, вторую и третью ветви цепи. При измерении напряжений прикасаются щупами вольтметра к соответствующим точкам электрической цепи. Если отклонение стрелки вольтметра меньше одной трети шкалы, то диапазон измерения переключают с помощью переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

Порядок выполнения работы

В лаборатории

1. Подключить вольтметр к источнику Е₁, расположенному на левой половине стенда, и, вращая рукоятку, установить напряжение U₁ в соответствии с табл.1.

Т аблица 1

Номер недели текущего месяца	U1	U2
1	13	9
2	12	8
3	11	7
4	10	6

2. Собрать цепь (рис.1) и измерить напряжения на сопротивлениях R_и и R₁. По данным опытов определить параметры схемы замещения источника Е_Э1 и R_Э1.

3. Аналогично установить напряжение U₂ на источнике Е₂, расположенном на правой стороне стенда, и, собрав аналогичную цепь, определить Е_Э2 и R_Э2.

4. Собрать цепь (рис.2) для проведения опыта короткого замыкания.

5. Измерить напряжения на измерительных сопротивлениях R_и, стоящих в цепях с сопротивлениями R₁, R₂ и R₃. Зная измерительное сопротивление R_и = 10 Ом, определить токи I₁, I₂, I₃ и записать их в табл. 2.

6. Собрать аналогичную цепь (рис.3), но подключить источник Е₂ к зажимам d–е, а от зажимов а–в отключить источник Е и закоротить эти зажимы а–в.

7. Определить токи I₁, I₂, I₃ (как в п. 5) и записать их в табл. 2.

8. Убрать перемычку с зажимов а–f и подключить к ним источник Е₁. Определить токи I_1, I₂, I₃ ( как в п. 5) и записать в табл. 2.

Таблица 2

	Е1 ≠ 0 Е2 = 0	Е1 = 0 Е2 ≠ 0	Е1 ≠ 0 Е2 ≠ 0 опыт	Е1 ≠ 0 Е2 ≠ 0 расчет
I1
I2
I3

9. Используя переменное сопротивление R_н2 (расположено в центре стенда), собрать цепь (делитель напряжения) (рис.4). Убедиться, что при измени положение рукоятки переменного сопротивления на зажимах 1–2 изменяется напряжение.

10. Подключить делитель напряжения к зажимам а–f (где был включен ранее источник Е₁) и, изменяя напряжение U_af (вращая рукоятку переменного сопротивления), добиться, чтобы ток I₃ стал равен нулю ( при этом источник Е₂ не отключен). При этом определить напряжение U_af и ток I₂.

11. Вернуть источник Е₁ на зажимы a–f (убрать сопротивление R_н2) и отключить источник Е₂, а вместо него подключить сопротивление нагрузки R_н1. Должна получиться следующая цепь (рис.5):

12. Изменяя сопротивление R_н1, измерять на нем напряжение и ток. Выполнив 4 (5) измерений, добиться получения максимума мощности в этом сопротивлении. Результаты измерений представить в виде табл 3.

Таблица 3

Uн
I2
Р = UнI2

13. Отключить сопротивление R_н1 и измерить напряжение U_dexx (опыт холостого хода).

Дома

С помощью программы Workbench (EWB 5.12) собрать виртуальную модель исследуемой цепи (рис.6) и проделать с ней те же эксперименты, что проделаны в лаборатории. Величины Е₁ и Е₂ установить те же, что были в лаборатории. При значительных различиях результатов, полученных в лаборатории и на виртуальной модели, использовать результаты, полученные на модели.

Для сборки виртуальной модели цепи последовательно перетащите на рабочее поле все элементы цепи: источники напряжения с панели «Sources» , резисторы с панели «Basic» , вольтметры и амперметры с панели «Indicators» , мультиметр с панели «Instruments» . Расположите элементы цепи в соответствии со схемой. Элементы можно поворачивать, выделив их щелчком левой кнопки и вызвав окно команд редактирования щелчком правой кнопки. Для соединения элементов в цепь подведите стрелку указателя к выводу элемента, после появления черной контактной точки нажмите левую кнопку мыши, протащите проводник до вывода другого элемента, добившись соединения, отпустите левую кнопку мыши.

Для изменения значения параметра элемента выделите его, щелкнув левой кнопкой мыши. Затем нажмите правую кнопку, выберите «Component Properties» и установите необходимое значение параметра на вкладке «Value». В виртуальной модели значения сопротивлений R₁, R₂, R₃ увеличены на 10 Ом для учета измерительных сопротивлений реальной модели.

При сборке схемы в EWB 5.12 стрелки токов должны входить в положительные клеммы амперметров, которые в модели изображены т онкой линией. При этом значения токов по знаку будут соответствовать принятым направлениям стрелок.

Мультиметр позволяет измерять постоянные и переменные напряжения и токи, а также сопротивления. Переключения режимов выполняется нажатием кнопок на панели мультиметра.

Используя полученные результаты, выполнить следующие расчеты.

14.На основании измерений п.5 и 6 определить входные и взаимные проводимости g₁₁, g₁₂, g₁₃, а также g₂₂, g₂₁, g₂₃.

15. Используя взаимные проводимости и ЭДС Е₂, определить при каком значении напряжения U_af ток I₃ равен нулю. Сравнить с результатом, полученном в п.10.

16. Аналогично определить, при каком U_de и неизменном напряжении Е₁ ток I₂ равен нулю. Результат сопоставить с п. 13.

17. По результатам измерений в п. 12 определить зависимость U_H = f(I₂), а также I₁ = f₁ (I₂), I₃ = f₂ (I₁).

18. Используя метод эквивалентного генератора, упростить схему на рис. 5.

19. Определить при каком значении сопротивления R_H  в нем выделяется максимум мощности.

20. Оформить отчет о лабораторной работе, в котором для каждого эксперимента привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение результатов эксперимента и результатов расчета). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.

Подготовить устно ответы на вопросы.