Исследуемая электрическая цепь

Принципиальная схема исследуемой электрической цепи приведена на рис.3.1.

Используемые в работе источники электроэнергии с ЭДС и обладают ничтожно малыми внутренними сопротивлениями (в виду их малости эти сопротивления вообще не показаны на схеме). Это позволяет с достаточной степенью точности заменить реальные источники энергии идеализированными источниками ЭДС с нулевыми внутренними сопротивлениями.

Включение источников в цепь производится переключателями

В варианте схемы, изображенном на рис.3.1, вместо источников ЭДС в схему введены перемычки, имитирующие нулевые сопротивления этих источников.

Рис. 3.1.

Подготовка к работе

1. Начертить частичные схемы, используемые для определения частичных токов (частичных напряжений) на участках исследуемой электрической цепи.

Привести формулы для расчета токов в ветвях схемы рис.3.1 по известным частичным токам.

2. Записать выражение для определения тока вызываемого одновременным действием источников ЭДС , использовав понятие входных и взаимных проводимостей.

3. Записать для схемы рис.3.1 (с подключенными источниками ЭДС ) стандартную систему уравнений метода узловых потенциалов, приняв . Привести формулы для расчета параметров этих уравнений, формулы для расчета токов в ветвях по известным потенциалам узлов .

4. Определить количество независимых контуров в схеме рис.3.1.

Выбрать эти контура так, чтобы первая, вторая и третья ветви схемы вошли каждая только в один контур (первая – в первый, вторая – во второй и третья – в третий). Присвоить контурным токам направления, совпадающие с направлениями действия ЭДС в соответствующих ветвях. Записать для цепи стандартную систему уравнений метода контурных токов. Привести формулы для расчета параметров всех уравнений системы, формулы для расчета токов в ветвях по известным контурным токам.

Порядок выполнения работы

1. Не собирая схемы рис.1, поочередно подключить вольтметр к зажимам первого и второго источников электроэнергии и измерить ЭДС и этих источников; убедиться, что значения ЭДС с достаточной степенью точности соответствуют указанным на стенде величинам. (ЭДС источника электроэнергии равна напряжению на зажимах этого источника в режиме холостого хода). После этого подключить вольтметр к зажимам третьего (регулируемого) источника электроэнергии и выставить значение его ЭДС , заданное преподавателем Результаты измерений занести в табл. 3.1 (опыт 1).

Таблица 3.1

Из опыта 1			Из опыта 2						По расчету
E1	E2	E3	I1	I2	I3	φ1(V0)	φ2(V1)	φ3	U13= =φ3- φ1	U23= =φ2- φ3	U12= =φ1- φ2
В						В			В
								0

Собрать электрическую цепь по схеме рис.3.1, используя резисторы, сопротивления которых соответствуют заданным преподавателем величинам. Определяя полярность включения измерительных приборов, считать, что положительные направления токов в ветвях, содержащих источники электроэнергии, совпадают с направлением действия ЭДС, а вольтметрами измеряются потенциалы первого и второго узлов схемы относительно третьего узла, потенциал которого условно принят нулевым.

После проверки правильности сборки цепи преподавателем подать на стенд электропитание, переключателями ввести в первую, вторую и третью ветви схемы источники ЭДС .

Измерить токи и потенциалы при одновременном действии всех трех источников. Результаты измерений занести в табл. 3.1 (опыт 2).

2. Переключателями поочередно получить из схемы рис.3.1 три частичных схемы, в каждой из которых оставлено только по одному источнику. В каждой из этих схем измерить токи в первой, второй и третьей ветвях и потенциалы первого и второго узлов (относительно третьего узла, потенциал которого считается нулевым). Результаты измерений занести в табл.3.2.

Таблица 3.2.

Работа источников энергии

E1

E2

E3

Частичные

Из опыта

По расчету

токи

потенциалы

напряжения

В

А

В

В

В цепи только Е1

E1

0

0

В цепи только Е2

0

E2

0

В цепи только Е3

0

0

E3

Алгебраическая сумма частичных токов, потенциалов и напряжений

3. В цепи, собранной по схеме рис. 3.1, при трех включенных источниках энергии несколько (6-8) раз изменить величину ЭДС (во всем возможном диапазоне ее изменения – от нулевого значения до наибольшего), каждый раз измеряя токи , и потенциалы , ; результаты занести в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Значения токов, потенциалов и напряжений при изменении ЭДС
Из опыта						По расчету
						U13= =φ3- φ1	U23= =φ2- φ3	U12= =φ1- φ2
А			В			В
					0
					0
					0
					0
					0
					0
					0

4. Показать полученные экспериментальные данные преподавателю и, после получения его разрешения на разборку цепи, отключить питание и разобрать ее.