САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ ПСКОВИСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра естественно-математических и технических дисциплин

Исследование сложной линейной цепи постоянного тока

О т ч е т

по лабораторной работе № 2

курса «Электротехника и электроника»

Составили студент гр. Оа-91

Сенина я. И,

Гринёв д. А.

Михайлов и.О.

Чикачков а.В.

Подпись фамилия

«_____»____________ 2011 г.

Дата защиты

Преподаватель

Хаймин а.Ю.

Подпись фамилия

«_____»______________ 2011 г

Дата защиты

Псков

2011 г.

1. Цель работы

Целью работы является экспериментальная проверка

принципов взаимности и наложения, определения параметров

эквивалентного генератора – активного двухполюсника,

исследование режима передачи энергии от активного

двухполюсника к нагрузке

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Схемы для проведения опытов.

2. Таблицы опытных и расчетных данных.

3. Потенциальную диаграмму.

4. Выводы по работе.

2. Подготовка к работе

1. Изучить соответствующие разделы курса по конспекту лекции или учебнику.

2. Произвести расчеты.

Параметры источников двухполюсника V1=10B, V2=20B. Сопротивления резисторов равны: R2=35 Oм; R3=35 Ом. Рассчитать ток, напряжение, мощность, выделяемую в сопротивлении R1 и КПД, если сопротивление принимает значения:

R1=k·0.25·R3, k=1,2,3,…,8.

Результаты расчетов занести в таблицу 1.

По данным таблицы 1 построить графики Р(R1),  (R1).

Таблица 1

k №	R1 [Ом]	U1 [B]	I1 [A]	P [Bт]	η (КПД)
1	8,75	5	0,571	2,855	33%
2	17,5	7,5	0,428	3,21	45%
3	26,25	9	0,342	3,078	49%
4	35	10	0,285	2,85	50%
5	43,75	10,7	0,244	2,6108	49%
6	52,5	11,25	0,214	2,4075	48%
7	61,25	11,6	0,190	2,204	46%
8	70	12	0,171	2,052	45%

I (k=1)=0,001*571 mA=0,571 A

I (k=2)= 0,001*428 mA=0,428 A

I (k=3)= 0,001*342 mA=0,342 A

I (k=4)= 0,001*285 mA=0,285 A

I (k=5)= 0,001*244 mA=0,244 A

I (k=6)= 0,001*214 mA=0,214 A

I (k=7)= 0,001*190 mA=0,190 A

I (k=8)= 0,001*171 mA=0,171 A

V1=10 B; V2=20 B; R2=35 Om; R3=35 Om; R1=k*0,25*R3, где k=1,2,3,4,5,6,7,8

R1(k=1)=0,25*1*35=8,75 Om

R1(k=2)= 0,25*2*35=17,5 Om

R1(k=3)= 0,25*3*35=26,25 Om

R1(k=4)= 0,25*4*35=35 Om

R1(k=5)= 0,25*5*35=43,75 Om

R1(k=6)= 0,25*6*35=52,5 Om

R1(k=7)= 0,25*7*35=61,25 Om

Pполн=V1*I(R1)+V2*I(R2)

I(R2)=142mA*0,001=0,142A

V2*I(R2)=20B*0,142A=2,84 B*A

Pn(Rk=1)=10*0,571 A+2,84=8,55 Вт

Pn(Rk=2) =10*0,428 A+2,84=7,12 Вт

Pn(Rk=3)= 10*0,342 A+2,84=6,26 Вт

Pn(Rk=4)= 10*0,285 A+2,84=5,69 Вт

Pn(Rk=5)= 10*0,244 A+2,84=5, 28 Вт

Pn(Rk=6)= 10*0,214 A+2,84=4, 98 Вт

Pn(Rk=7) =10*0,190 A+2,84=4, 74 Вт

Pn(Rk=8)= 10*0,171 A+2,84=4, 55 Вт

R1(k=8)= 0,25*8*35=70 Om

P=U(R1)*I(R1)

P(Rk=1)=8,75 Om*0,571 A=2,855 Вт

P(Rk=2) =17,5 Om*0,428 A=3,21 Вт

P(Rk=3)= 26,25 Om*0,342 A=3,078 Вт

P(Rk=4)= 35 Om*0,285 A=2,85 Вт

P(Rk=5)= 43,75 Om*0,244 A=2,6108 Вт

P(Rk=6)= 52,5 Om*0,214 A=2,4075 Вт

P(Rk=7) =61,25 Om*0,190 A=2,204 Вт

P(Rk=8)= 70 Om*0,171 A=2,052 Вт

η(КПД)= Р/Рполн

η (Rk=1)= 2,855 Вт/8,55 Вт=0,33=33%

η (Rk=2) =3,21 Вт/7,12 Вт=0,45=45%

η (Rk=3)= 3,078 Вт/6,26 Вт=0,49=49%

η (Rk=4)= 2,85 Вт/5,69 Вт=0,5=50%

η (Rk=5)= 2,6108 Вт/5, 28 Вт=0,49=49%

η (Rk=6)= 2,4075 Вт/4, 98 Вт=0,48=48%

η (Rk=7) =2,204 Вт/4, 74 Вт=0,46=46%

η (Rk=8)= 2,052 Вт/4, 55 Вт=0,45=45%

Проверка принципа взаимности.

Во всех пунктах источник напряжения выбираем Pulse и

значение источника задаем в разделе Von.

Измерить значение тока I(R1), Измерить значение тока I(R2)

E (ЭДС) – электродвижущая сила, есть характеристика идеального генератора, внутреннее сопротивление которого принято считать бесконечно малым.

Е1=U1=150 В

R1=1390

R2=1100

R3=1400

I(R1)=41mA*0.001=0,041A

I(R2)=74mA*0,001=0,074A

Вывод:

Чем ближе источник напряжения U находится к резистору R1, тем больше сила тока I(R1). Аналогично и для I(R2).

Проверка принципа наложения.

Измерить значения тока I(R3). Сделать вывод о выполнении принципа наложения. V2=2·V1.

Е1=U1=150 В

R1=1390

R2=1100

R3=1400

U2=2*U1=150*2=300 B

I(R3)=33mA*0,001=0,033 A

I(R3)=83mA*0,001=0,083 A I(R3)=116mA*0,001=0,116 A

Вывод: Чем больше кол-во источников напряжения и чем ближе они находятся к резистору R3, тем больше будет сила тока I(R3) на этом резисторе.

Исследование режима передачи энергии от активного

двухполюсника к нагрузке.

Собрать схему, изменяя сопротивление R3 от 1 Ом до 2·R2 Ом снять показания тока и напряжение на сопротивлении R3. Снять 10 показаний. Значение источника V2 принять равным V2=2·V1.

Е1=U1=150 В

R1=1390

R2=1100

R3=1400

U2=2*U1=150*2=300 B

Пусть R3 будет:

R3(1)=1 Om

R3(2)=50 Om

R3(3)=100 Om

R3(4)=400 Om

R3(5)=750 Om

R3(6)=1000 Om

R3(7)=1550 Om

R3(8)=1400 Om

R3(9)=1970 Om

R3(10)=2200 Om

R3[Om]	Экспериментальные данные				Расчётные данные
	U(R3) [B]	I(R1) [A]	I(R2) [A]	I(R3) [A]	Pn [Bт]	P [Bт]	η (КПД)
1	0,38	0,107	0,272	0,380	97,65	0,1444	0,14%
50	17,6	0,095	0,256	0,351	91,05	6,1776	6,7%
100	32,7	0,084	0,242	0,327	85,2	10,6929	12,5%
400	92,1	0,041	0,188	0,230	62,55	21,183	33,8%
750	128,5	0,015	0,155	0,171	48,75	21,9735	45%
1000	144,8	0,003	0,141	0,144	42,75	20,8512	48%
1550	167,4	0,012	0,120	0,108	37,8	18,0792	47%
1400	162,4	0,008	0,125	0,116	38,7	18,8384	48%
1970	178,1	0,020	0,110	0,090	36	16,029	44%
2200	182,7	0,023	0,106	0,083	35,25	15,1641	43%

R3(6)=1000 Om:

I (R1) =0,001*3mA=0,003A

I (R2) =0,001*141mA=0,141 A

I (R3) =0,001*144mA=0,144A

R3(7)=1550 Om:

I (R1) =0,001*12mA=0,012A

I (R2) =0,001*120mA=0,120 A

I (R3) =0,001*108mA=0,108A

R3(8)=1400 Om:

I (R1) =0,001*8mA=0,008A

I (R2) =0,001*125mA=0,125A

I (R3) =0,001*116mA=0,116A

R3(9)=1970 Om:

I (R1) =0,001*20mA=0,020A

I (R2) =0,001*110mA=0,110 A

I (R3) =0,001*90mA=0,090A

R3(10)=2200 Om:

I (R1) =0,001*23mA=0,023A

I (R2) =0,001*106mA=0,106 A

I (R3) =0,001*83mA=0,083A

R3(1)=1 Om:

I (R1) =0,001*107mA=0,107A

I (R2) =0,001*272mA=0,272 A

I (R3) =0,001*380mA=0,380A

R3(2)=50 Om:

I (R1) =0,001*95mA=0,095A

I (R2) =0,001*256mA=0,256A

I (R3) =0,001*351mA=0,351A

R3(3)=100 Om:

I (R1) =0,001*84mA=0,084A

I (R2) =0,001*242mA=0,242A

I (R3) =0,001*327mA=0,327A

R3(4)=400 Om:

I (R1) =0,001*41mA=0,041A

I (R2) =0,001*188mA=0,188A

I (R3) =0,001*230mA=0,230A

R3(5)=750 Om:

I (R1) =0,001*15mA=0,015A

I (R2) =0,001*155mA=0,155A

I (R3) =0,001*171mA=0,171A

P=U(R3)*I(R3)

P(1)= 0,38*0,380=0,1444 Вт

P(2) =17,6*0,351=6,1776 Вт

P(3)= 32,7*0,327=10,6929 Вт

P(4)= 92,1*0,230=21,183 Вт

P(5)= 128,5*0,171=21,9735 Вт

P(6)= 144,8*0,144=20,8512 Вт

P(7) =167,4*0,108=18,0792 Вт

P(8)= 162,4*0,116=18,8384 Вт

P(9)= 178,1*0,090=16,029 Вт

P(10)= 182,7*0,083=15,1641 Вт

Pполн=V1*I(R1)+V2*I(R2)

Pn(1)=150*0,107+300*0,272=97,65 Вт

Pn(2) =150*0,095+300*0,256=91,05 Вт

Pn(3)= 150*0,084+300*0,242=85,2 Вт

Pn(4)= 150*0,041+300*0,188=62,55 Вт

Pn(5)= 150*0,015+300*0,155=48,75 Вт

Pn(6)= 150*0,003+300*0,141=42,75 Вт

Pn(7) =150*0,012+300*0,120=37,8 Вт

Pn(8)= 150*0,008+300*0,125=38,7 Вт

Pn(9)= 150*0,020+300*0,110=36 Вт

Pn(10)= 150*0,023+300*0,106 =35, 25 Вт

η(КПД)= Р/Рполн

η (Rk=1)= 0,1444 Вт/97,65 Вт=0,0014 Вт=0,14%

η (Rk=2) =6,1776 Вт/91,05 Вт=0,067 Вт =6,7%

η (Rk=3)= 10,6929 Вт/85,2 Вт=0,125 Вт =12,5%

η (Rk=4)= 21,183 Вт/62,55 Вт=0,388 Вт =33,8%

η (Rk=5)= 21,9735 Вт/48,75 Вт=0,45 Вт =45%

η (Rk=6)= 20,8512 Вт/42,75 Вт=0,48 Вт=48%

η (Rk=7) =18,0792 Вт/37,8 Вт=0,47 Вт =47%

η (Rk=8)= 18,8384 Вт/38,7 Вт=0,48 Вт=48%

η (Rk=9)= 16,029 Вт/36 Вт=0,44 Вт=44%

η (Rk=10)= 15,1641 Вт/35, 25 Вт=0,43 Вт= 43%

U(R1) =1390 Om*0,044 A=61,16 B

U(R2) =1100 Om*0,006 A=6,6 B

U(R3)= 1400 Om*0,028 A=39,2 B

U(R4)= 1360 Om*0,010 A=13,6 B

U(R5)= 1100 Om *0,006 A=6,6 B

U(R6)= 1100 Om *0,044 A=48,4 B

U(R7)= 1580 Om*0,016 A=25,28 B

Е1=U1=150 В

R1=1390 Om

R2=1100 Om

R3=1400 Om

R4=1360 Om

R5=1100 Om

R6=1100 Om

R7=1580 Om

Элемент Rk	Измерено			Вычислено
	U[B]	I [A]	U [B]		I [A]	P=U*I [Вт]
R1	61,7	0,044	61,16		0,044	2,69104
R2	6,8	0,006	6,6		0,004	0,0264
R3	39,3	0,028	39,2		0,025	0,98
R4	13,6	0,010	13,6		0,10	0,136
R5	6,8	0,006	6,6		0,006	0,0396
R6	48,8	0,044	48,4		0,044	2,1296
R7	25,7	0,016	25,28		0,016	0,40448

I (R1)= 61,7/1390=0,044 A

I (R2)= 6,8/1100=0,004 A

I (R3)= 39,3/1400=0,025 A

I (R4)= 13,6/1360=0,10 A

I (R5)= 6,8/1100=0,006 A

I (R6)= 48,8/1100=0,044 A

I (R7)= 25,7/1580=0,016 A

I (1)=0,001*44mA=0,044 A

I (2)= 0,001*6mA=0,006 A

I (3)= 0,001*28mA=0,028 A

I (4)= 0,001*10mA=0,010 A

I (5)= 0,001*6mA=0,006 A

I (6)= 0,001*44mA=0,044 A

I (7)= 0,001*16ma=0,016 A

P (R1)= 0,044*61,16=2,69104 Вт

P (R2)= 0,004*6,6=0,0264 Вт

P (R3)= 0,025*39,2=0,98 Вт

P (R4)= 0,10*13,6=0,136 Вт

P (R5)= 0,006*6,6=0,0396 Вт

P (R6)= 0,044*48,4=2,1296 Вт

P (R7)= 0,016*25,28=0,40448 Вт