Общие теоретические положения

При расчете линейных электрических цепей нередко возникает необходимость определить ток в какой-нибудь одной ветви. В этом случае по отношению к зажимам данной ветви всю остальную схему можно рассматривать как активный двухполюсник и при расчете заменить его эквивалентным генератором с ЭДС E_Г и внутренним сопротивлением R_Г. ЭДС эквивалентного генератора равна напряжению между точками подсоединения нагрузки при ее отключении. Сопротивление эквивалентного генератора равно сопротивлению между точками присоединения нагрузки при ее отключении и равенстве нулю ЭДС источников в остальной части схемы..

По известной схеме и её параметрам эквивалентный генератор может быть определен аналитически. Если же структура схемы и ее параметры неизвестны, то величину ЭДС эквивалентного генератора можно определить по величинам тока и напряжения нагрузки при двух значениях сопротивлений приемника (метод двух нагрузок), а также из опытов холостого хода и короткого замыкания.

Параметры генератора по методу двух нагрузок определяются из уравнений:

,

,

,   ,

где: U₁ и U₂ – показания вольтметра при первой и второй нагрузках;

I₁ и I₂ – показания амперметра при тех же нагрузках.

По опытам ХХ и КЗ параметры генератора определяются:

,

где: U_ХХ – показание вольтметра в режиме холостого хода;

I_КЗ – показание амперметра в режиме короткого замыкания.

План работы

1. Собрать схему и установить параметры источников ЭДС и сопротивлений в соответствии с вариантами табл. 2.5.1.

Рис. 2.5.1. Схемы активных двухполюсников

Таблица 2.5.1

№ варианта	Параметры
	Е1, В	E2, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
1 2 3 4	10 8 6 5	5 5 5 5	100 200 100 400	200 200 400 400	200 100 400 100

2. Изменяя сопротивление нагрузки от ∞ до нуля, снять зависимость U₁₂(I). Достаточно 6-7 измерений. Результаты занести в табл. 2.5.2.

Таблица 2.5.2

№ опыта	Параметры
	I, мА	U12, В	RН, Ом	EГтеор, В	EГэкс, В	RГтеор, Ом	RГэкс, Ом	RН/RГ	PНтеор, мВт	PНэкс, мВт

3.Рассчитать указанные в табл. 2.5.2 параметры эквивалентного генератора (E_Гтеор, R_Гтер) по приведенным на рис. 2.5.1 (1-4) и табл.2.5.1 сопротивлениям R₁, R₂, R₃ и ЭДС E₁ и E₂.и внести их в табл. 2.5.2.

4. Построить графики внешней характеристики эквивалентного генератора U₁₂ (I) и P_Н (R_Н / R_Г), рассчитав теоретически сопротивление нагрузки, при которой мощность в нагрузке максимальна.

5. По данным опытов построить зависимости U₁₂ (I_н) и P_Н (R_Н / R_Г) на одном графике с теоретически полученными зависимостями.

6. Сравнить зависимости, полученные экспериментально и теоретически и в случае значительных расхождений выяснить причины несовпадений.

Контрольные вопросы

1. Перечислите методы расчета параметров эквивалентного генератора.

2. Дайте определение согласованного режима работы источника и приемника.

3. Назовите условие согласованной работы источника и приемника.

4. Как теоретически рассчитать ЭДС эквивалентного генератора.

5. Как теоретически рассчитать внутреннее сопротивление эквивалентного генератора.

6. Рассчитать величину тока нагрузки, соответствующей согласованному режиму.