Контрольные вопросы:

1. В чем заключается сущность расчета методом эквивалентных сопротивлений?

2. На чем основан расчет цепи методом эквивалентных сопротивлений?

3. Для каких цепей постоянного тока используется метод эквивалентных сопротивлений?

4. Почему метод эквивалентных сопротивлений не используется для расчета сложных электрических цепей?

5. В чем заключается метод наложения?

6. Какие токи называются частичными?

7. Как составляется уравнение для результирующего тока ветви при расчете методом наложения?

8. Как составляется система уравнений по методу контурных уравнений?

9. Сколько уравнений составляется по 1 закону Кирхгофа?

10. Чем определяется число уравнений, входящих в систему, при расчете методом контурных токов?

11. Что называется контурным током?

12. Объясните механизм составления системы уравнений при расчете методом контурных токов?

13. Когда применяется метод контурных токов?

14. Что называется взаимным сопротивлением контуров?

15. Как учитываются напряжения на взаимных сопротивлениях, создаваемые разными контурными токами?

16. Что такое узловое напряжение?

17. Как изменяется режим работы генератора при параллельном включении, если ЭДС одного упала?

18. Где используется параллельное включение генераторов?

19. Какие параметры источников ЭДС влияют на распределение токов в ветвях?

20. В каких случаях используется метод эквивалентного генератора?

21. В чем заключается метод эквивалентного генератора?

В соответствии с типовой и рабочей программой в результате выполнения практической работы студент должен:

иметь представление:

• о методах расчета простых электрических цепей постоянного тока;

знать:

• основные топографические определения;

• основные методы расчета цепей постоянного тока;

уметь:

• выполнять расчеты электрических цепей постоянного тока;

• анализировать полученные результаты.

Лабораторная работа 6.

Тема: Опытная проверка принципа наложения токов.

Цель работы: закрепить знание основных законов электротехники, экспериментально проверить выполнение принципа наложения токов.

Объект и средства испытаний.

Объектом испытаний является простая и сложная электрические цепи постоянного тока смешанного соединения.

Оборудование.

Электрическая цепь смонтирована на стенде. В качестве измерительных приборов используются щитовые и выносные приборы. Питание стенда осуществляется от центрального пульта преподавателя.

Таблица 6.1

Наименование прибора	Тип	Характеристика	Количество
Амперметр			3
Вольтметр			3

З

Задание к лабораторной работе.

1. По методическому пособию к лабораторной работе ознакомиться с порядком ее выполнения.

2. По конспекту или учебнику повторить:

• свойства последовательного и параллельного соединения;

• законы Ома и Кирхгофа;

• методику расчета электрической цепи постоянного тока методом наложения.

3. Подготовить отчет по лабораторной работе.

4. Ознакомиться с измерительными приборами и записать основные технические данные в таблицу 6.1.

5. Определить цену деления каждого измерительного прибора.

6. Собрать простую электрическую цепь для определения частичных токов, создаваемых источником 1 и показать её преподавателю.

7. Получив допуск, снять показания приборов и занести их в таблицу.

8. Собрать простую электрическую цепь для определения частичных токов, создаваемых источником 2 и показать её преподавателю.

9. Собрать сложную электрическую цепь для определения частичных токов, создаваемых источником 1 и показать её преподавателю.

10. По полученным данным рассчитать сопротивление каждого резистора и его мощность, сопротивление и мощность всей внешней цепи.

11. Убедиться, что выполняются законы Ома, Кирхгофа и принцип наложения токов.

12. Сделать выводы.

Схема электрической цепи и таблицы экспериментов.

рис.6.1

Таблица 6.1

Из опыта

Из расчета

Е1 В

Е2 В

I2 A

I3 A

I4 A

U2 B

U3 B

U4 B

R2 Ом

R3 Ом

R4 Ом

Р2 Вт

Р3 Вт

Р4 Вт

Рист1 Вт

Рист2 Вт

0

0

0

0

Выводы:

Контрольные вопросы.

1. Что такое узел, контур, ветвь?

2. В чем заключается смысл принципа наложения токов?

3. В чем заключается смысл частичных токов?

4. Как составляется уравнение результирующего тока ветви?

5. Какие частичные токи берутся со знаком плюс, а какие – со знаком минус?

6. Составьте уравнения для всех контуров схемы.

7. Составьте баланс мощностей.

8. Объясните причины погрешностей.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать:

• определение простой и сложной цепи;

• законы Ома и Кирхгофа;

• методику расчета электрических цепей постоянного тока методом наложения;

уметь:

• давать характеристику электрической цепи;

• применять законы Ома и Кирхгофа для расчета электрических цепей постоянного тока.

Лабораторная работа 7.

Тема: Измерение параметров индуктивно-связанных катушек.

Цель работы: закрепить знание параметров магнитного поля, индуктивно-связанных цепей, экспериментально проверить явление взаимоиндукции.

Объект и средства испытаний.

Объектом испытаний являются две обмотки, равномерно распределенные на кольцевом каркасе из неферромагнитного материала.

Оборудование.

Электрическая цепь смонтирована на стенде. В качестве измерительных приборов используются щитовые и выносные приборы. Питание стенда осуществляется от центрального пульта преподавателя.

Таблица 7.1

Наименование	Тип	Количество	Характеристика
Вольтметр
Амперметр

Задание к лабораторной работе.

1. По методическому пособию к лабораторной работе ознакомиться с порядком ее выполнения.

2. По конспекту или учебнику повторить:

• свойства и параметры магнитного поля;

• определение магнитной цепи; магнитодвижущей силы ;

• определение и физический смысл потокосцепления,

взаимного магнитного потока, индуктивности, взаимной индуктивности, коэффициента связи.

3. Подготовить отчет по лабораторной работе.

4. Ознакомиться с измерительными приборами и записать основные технические данные в таблицу 7.1.

5. Определить цену деления каждого измерительного прибора.

6. Получив допуск, установить напряжение на зажимах U=30В.

7. Снять показания приборов и занести их в таблицу.

8. Вычислить для своего варианта напряженность, магнитную индукцию магнитного поля, магнитный поток, взаимную индуктивность, коэффициент связи и величины индуктируемых ЭДС.

9. Результаты эксперимента и расчетов занести в таблицу 7.2

Таблица 7.2

№ п/п

I1 A

U В

w1

w2

lср м

Hср Тл

Вср Тл

Фср Вб

S м2

M Гн

L1 Гн

L2 Гн

k

E1 В

E1 В

  _ _

 

рис.7.2

Исходные данные: средний диаметр кольца 10см; его поперечное сечение – квадрат со стороной 0.02м.

Порядок расчета.

1. Вычисление взаимной индуктивности.

Взаимная индуктивность M=ψ₂₁/I₁ =Ф₂₁^.w/I₁, где Ф₂₁ – магнитный поток, пронизывающий вторую катушку с числом витков w₂, но созданный током I₁ в первой катушке.

Ток I₁, проходящий по виткам первой катушки, создает в точках средней линии магнитную индукцию B_ср = μ₀H_ср, где H_ср- напряженность магнитного поля в точках средней линии. H_ср = I₁^.w₁/l_ср. I₁^.w₁=F_мс – магнитодвижущая сила. l_ср =πd_ср – длина средней магнитной линии.

Ф₁=B^.S= μ₀ ^.I₁^.w₁ S/l_ср

Магнитный поток, создаваемый током любой из обмоток, пронизывает витки другой обмотки (подразумевается, что диаметры обмоток мало отличаются друг от друга). Таким свойством обладают не только кольцевые катушки, но и цилиндрические, если их обмотки распределены равномерно. Поэтому Ф₂₁=Ф₁, следовательно M=Ф₁^.w/I₁.

2. Вычисление коэффициента связи.

k=M/(√L₁^.L₂), где М – взаимная индуктивность, L₁ и L₂ индуктивности

обмоток, которые можно определить по формулам: L₁= ψ/I₁ = Фw₁/I₁=

= μ₀ ^.I₁^.w₁ S w₁/ (l_срI₁)= μ₀ ^.w₁ ² S / (l_ср)/. Учитывая, что w₂ =2 w₁, получаем L₂=4L₁.

3. Вычисление индуктируемой ЭДС.

При переменном токе в первой катушке во второй индуктируется ЭДС индукции е₂=-w₂dФ₂₁/dt=-Mdi₁/dt, где производная di₁/dt определяет скорость изменения переменного тока первой катушки.

Если током i₂=i₁ питать вторую обмотку вместо первой, то в первой обмотке будет индуктироваться ток е₁=-w₁dФ₁₂/dt=-Mdi₂/dt,= е₂

Таким образом, индуктируемая ЭДС в любой из индуктивно-связанных обмоток одна и та же, если в обмотках протекают одинаковые токи.

В этом проявляется принцип взаимности индуктивно-связанных катушек.

Контрольные вопросы.

1. Какие контуры называют индуктивно или магнитно-связанными?

2. В чем проявляется принцип взаимности для индуктивно-связанных катушек?

3. Как определяется взаимная индуктивность?

4. Как определяется коэффициент связи?

5. В чем заключается физический смысл явления электромагнитной индукции?

6. Как определяется ЭДС индукции?

7. Как определяется ЭДС самоиндукции?

8. Где используется явление взаимоиндукции?

В результате выполнения лабораторной работы студент должен

иметь представление:

• о физических процессах электромагнитной индукции и самоиндукции;

знать:

• основные параметры и характеристики индукции и самоиндукции;

• основные зависимости для расчета индукции и самоиндукции;

уметь:

• рассчитывать параметры индукции и самоиндукции;

• обрабатывать и анализировать результаты расчетов и экспериментов;

Практическая работа 2.

Тема: Расчет неразветвленной цепи переменного тока с помощью векторных диаграмм, символическим методом.

Цель работы: закрепление методики расчета неразветвленной цепи переменного тока, построения топографической диаграммы и ее применения для определения параметров участка цепи, применения комплексных чисел для расчета цепей переменного тока.

Задание к практической работе.

1. Повторить по учебнику или конспекту законы Ома и Кирхгофа для переменного тока в символической форме.

2. Повторить методику построения векторной диаграммы.

3. Повторить методику построения многоугольников сопротивлений.

4. Получить у преподавателя задание и выполнить расчет с построением топографической диаграммы и многоугольника сопротивлений цепи.

5. Определить по диаграмме напряжение на заданном участке, записать закон его изменения.

6. Выполнить расчет цепи символическим методом.

7. Защитить работу.

рис. 2.1

Таблица 2.1.

№ варианта	R1 Ом	R2 Ом	R3 Ом	X1 Ом	X2 Ом	X3 Ом	X4 Ом	Дополнительный параметр
1	2	3	3	7	5	4	2	QL1=150вар
2	3	3	2	4	8	3	3	I=2A
3	4	2	2	8	5	4	3	U=40B; Ψ0=300
4	1	3	4	2	10	3	3	U=50B; Ψ0 = 450
5	1	0	3	10	4	7	4	I=5A
6	5	4	7	3	2	8	10	I=3A
7	6	2	4	5	14	0	9	PR1=150Bm
8	3	4	3	0	8	10	2	U=100B
9	0	5	7	4	10	4	15	S=360Bm
10	3	5	4	10	4	8	7	P2=200Bm
11	3	4	0	4	4	0	5	I=4A
12	4	3	1	6	5	7	8	I=2A
13	21	12	17	12	8	25	5	P=200Bm
14	3	4	3	5	4	5	2	S=800BA
15	5	2	2	4	2	0	6	U=80Bm
16	4	3	2	3	4	3	4	I=3A
17	6	1	3	4	3	4	6	I=2A
18	4	3	2	5	3	6	5	U=60B
19	3	4	3	3	2	7	4	U=50B
20	5	2	2	2	5	2	3	I=4