Работа № 1. Исследование цепи постоянного тока

З адание: исследовать электрическую цепь.

• На рис.1 задан граф схемы.

• В табл.1 приведены значения сопротивлений ветвей электрической схемы.

• Схема содержит две эдс: 10В и 20В и источник тока.

• Номера ветвей, содержащих эдс, приведены в табл.2

Таблица1

Вар.	,Ом	,Ом	,Ом	,Ом	,Ом	,Ом
01	5	4	3	2	3	4
02	4	3	2	1	2	3
03	1	2	3	4	3	2
04	2	3	4	3	2	1
05	1	2	3	3	2	1
06	5	4	3	2	3	4
07	4	3	2	1	2	3
08	1	2	3	4	3	2
09	2	3	4	3	2	1
10	1	2	3	3	2	1
11	5	4	3	2	3	4
12	4	3	2	1	2	3
13	1	2	3	4	3	2
14	2	3	4	3	2	1
15	1	2	3	3	2	1

Таблица 2

Вар.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
№№ ветвей с эдс (i,j)	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	2,3	2,4	2,5	2,6	3,4	3,5	3,6	4,5	4,6	5,6
№ветви с источником тока (l)	4	5	2	6	3	6	1	3	1	2	4	4	1	2	2

Подготовка к работе

1. Начертить схему электрической цепи в протоколе.

2. Подготовить таблицы.

Порядок выполнения.

1. Смоделировать на наборном поле программы электрическую цепь. Источники после задания рекомендуется переименовать согласно номеру ветви, в которую источник включен.

2. Запустить программу на выполнение в режиме расчёта цепей постоянного тока.

3. На схеме в отчете выбрать положительные направления токов (рекомендуется выбрать направления, совпадающие с направлениями токов полученными при расчете).

4. Снять и занести в табл.3 потенциалы узлов (в том числе и потенциалы узлов a и b -между эдс и сопротивлениями) и в табл.4 токи и мощности в сопротивлениях. На схеме

5. Рассчитать напряжения на ветвях и занести в табл.4.

6. Записать систему независимых уравнений по законам Кирхгофа и проверить их выполнения.

7. Записать уравнение баланса мощности и проверить выполнение баланса мощностей.

8. Построить потенциальную диаграмму для внешнего контура цепи. Дать пояснение (определение) к диаграмме.

9. Оформить отчет.

Таблица 3

№ узла	1	2	3	a	b
φ,В

Примечание: a и b - устранимые узлы (один из узлов, к которым подключена эдс )

Таблица 4

№ ветви	1	2	3	4	5	6
I,А
P,Вт
U,В

Работа № 2.

Принцип взаимности. Принцип наложения. Метод наложения

Задание:

Исследуется электрическая схема (см. лабор. раб. №1).

1. Для заданной электрической схемы проверить выполнение принципа взаимности. Ветви для исследования указаны в табл.1.

2. Проверить выполнение принципа наложения.

Таблица 1

Вар.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
№№ ветвей для проверки принципа взаимности (i,j)	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	2,3	2,4	2,5	2,6	3,4	3,5	3,6	4,5	4,6	5,6
№ исследуемой ветви (k) методом наложения	3	2	3	4	5	4	3	4	5	5	2	5	3	4	1

Подготовка к работе

1.Изучить теоретический материал.

2. Начертить схемы электрической цепи в протоколе.

3.Записать задание в соответствии с индивидуальным вариантом.

4. Подготовить таблицы. Записать в табл. 2 значение тока и табл.3 значение мощности, которые были получены при выполнении работы №1.

Выполнение

1. Проверка принципа взаимности

1.1. Смоделировать на наборном поле программы электрическую цепь при действии одной эдс (любой из двух заданных) в ветви i.

1.2. Запустить программу на выполнение в режиме расчёта цепей постоянного тока.

1.3. Снять и записать в протокол значение тока, протекающего по ветви j.

1.4. Переместить источник эдс из i в j ветвь. Направление эдс нужно задать совпадающим с направлением рассчитанного тока в п.1.3.

1.5. Запустить программу на выполнение и записать значение тока в ветви i.

1.6. Записать выражение для принципа взаимности. Сделать вывод о справедливости принципа взаимности.

2. Проверка принципа наложения

2.1. Смоделировать на наборном поле программы электрическую цепь при действии эдс E_i в ветви i.

2.2. Запустить программу на выполнение и записать значение тока и мощности в исследуемой ветви в табл.2 и табл.3.

2.3. Исключить из модели источник E_i. Для этого, не удаляя источник, вытащить его в сторону от схемы и заземлить один зажим источника. Замкнуть проводником освободившееся пространство модели. Включить эдс E_j в ветвь j. Повторить исследования по п.2.2.

2.4.Исключить из модели источник E_j. Включить источник тока J_l в ветвь l. Повторить исследования по п.2.2.

2.4. Включить в схему все источники. Повторить исследования по п.2.2 (выполняется, если не проделана работа №1).

Таблица 2

,А				Ik,А

Таблица 3

,Вт				Pk,Вт

2.4. Сделать вывод о выполнении или невыполнении принципа наложения для рассчета тока и мощности.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое «принцип суперпозиции»?

2. Что значит «принцип взаимности»?

3. Основные этапы расчёта цепей по методу наложения.

4. Баланс мощностей и его определение.

Работа № 3. Метод эквивалентного генератора. Передача энергии от активного двухполюсника к пассивному двухполюснику

Подготовка к работе

1.Начертить схему электрической цепи в протоколе.

2.Подготовить таблицы.

3.Записать в табл1. значение тока и мощности в исследуемой ветви, полученных в работе №1 или №2.

Выполнение

1.Проверка метода эквивалентного источника.

1.2. Смоделировать электрическую цепь.

1.3. Изъять из модели сопротивление исследуемой ветви (вытянуть элемент курсором на свободное пространство стола).

1.4.Запустить программу на выполнение в режиме Постоянного тока. Определить значение напряжения между узлами, к которым был подключён изъятый элемент. Принять полученное напряжение U₀ за эдс эквивалентного генератора E_э.

1.5. Удалить источник эдс из схемы. Образовавшееся пространство замкнуть проводником. На место удалённого ранее исследуемого сопротивления вставить источник постоянного тока силой 1А

1.6. Запустить программу на выполнение в режиме Постоянного тока. Записать напряжение на источнике тока. Определить значение сопротивления цепи относительно зажимов источника тока. Так как ток источника равен 1А, то сопротивление оставшейся части цепи численно равно напряжению на источнике тока. Принять его за сопротивление генератора R_Э=R_вх.

1 .7. Собрать расчётную схему с эквивалентным генератором.

1.8. . Запустить программу на выполнение в режиме Постоянного тока. Записать в табл1. значение тока и мощности в исследуемой ветви.

1.9. Сделать вывод о справедливости метода эквивалентного генераторав.