42193

Электрическая цепь с одним источником питания и смешанным соединением элементов

Лабораторная работа

Физика

Основные теоретические положения Основными элементами любой электрической цепи являются: а источники электрической энергии электромашинные генераторы аккумуляторные батареи термоэлементы и т. С помощью закона Ома описывается связь между током напряжением и сопротивлением заданного участка цепи . Согласно 1му закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов сходящихся в любом узле цепи равна нулю т. Так как при параллельном соединении все элементы находятся под одним и тем же напряжением то используя закон Ома это уравнение можно...

Русский

2013-10-27

130 KB

12 чел.

Лабораторная работа №1

Электрическая цепь с одним источником питания

и смешанным соединением элементов

Цель работы:

  1.  Изучить способы соединения приемников электрической энергии.
  2.  Проверить опытным путем законы Ома и Кирхгофа.

Основные теоретические положения

Основными, элементами любой электрической цепи являются:

а) источники электрической энергии (электромашинные генераторы, аккумуляторные батареи, термоэлементы и т.д.);

б) передающие устройства (линии электропередачи);

в) приемники электрической энергии (нагревательные элементы, осветительные приборы, электрические двигатели и т.д.).

Как правило, в электрическую цепь включаются устройства защиты и управления (плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, рубильники и т.д.).

При необходимости она может быть снабжена преобразующими элементами (повышающими и понижающими напряжение трансформаторами, выпрямителями, инверторами и т.д.), а также контрольно-измерительными приборами (амперметрами, вольтметрами и т.д.).

Расчет и анализ электрических цепей может быть проведен с помощью законов Ома и Кирхгофа, являющихся основными законами электротехники.

С помощью закона Ома описывается связь между током, напряжением и сопротивлением заданного участка цепи

.

При составлении уравнений по законам Кирхгофа необходимо предварительно задаться положительными направлениями токов и напряжений. При этом нужно учитывать, что в приемниках электрической энергии напряжение и ток направлены в одну сторону, а в источниках питания -  в противоположную.

Согласно 1-му закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле цепи, равна нулю, т.е.

.

Со знаком "+" в это уравнение следует включать токи, направленные к узлу, а со знаком "-" – токи, отходящие от узла (допускается и наоборот).

С помощью этого закона может быть описано, например, электрическое состояние схемы, представляющее собой параллельное соединение элементов и показанное на рис. 1 а.

  или   .

Рис. 1. Параллельное соединение элементов:

а – общая схема; б – включение нагревательного элемента (НЭ), двигателя (М) вентилятора и ламп накаливания (Л); в - включение амперметра с шунтом.

Так как при параллельном соединении все элементы находятся под одним и тем же напряжением, то, используя закон Ома, это уравнение можно записать в виде

;     ;     ,

где RЭ и gЭ – эквивалентные сопротивление и проводимость данной цепи соответственно.

Благодаря тому, что параллельное соединение обеспечивает одинаковое напряжение на всех приемниках, оно нашло широкое распространение в практической электротехнике.

Так, например, параллельно включаются осветительные устройства, нагревательные элементы, радио- и телеаппаратура, холодильники и др., электроприемники в жилых домах (рис. 1 б).

Нередко такое соединение используется для расширения пределов измерения амперметров (рис. 1 в) и в других случаях.

По 2-му закону Кирхгофа алгебраическая сумма напряжений всех участков замкнутого контура равна нулю:

    или     .

При составлении уравнений по этому закону слагаемые берут со знаком "+", когда произвольно выбранное направление обхода контура совпадает с направлением U или I. В противном случае слагаемые берут со знаком "-". Например, для цепи, показанной на рис. 2 а

    или     .

Рис. 2. Последовательное соединение элементов:

а – общая схема; б – схема расширения пределов измерения; в – схема генератора постоянного тока

Так как при последовательном соединении по всем элементам протекает один и тот же ток, то, используя закон Ома, можно записать

    или     .

Приемники электрической энергии последовательно соединяются относительно редко, т.к. исключается возможность независимого их включения и отключения, а при выходе из строя одного из приемников отключаются и все остальные.

В качестве примера  можно привести  схему генератора постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 2 в). В измерительной технике последовательным включением добавочных резисторов расширяют пределы измерения вольтметров (рис. 2 б) и т.п.

Сложным (смешанным) соединением называют электрические цепи, в состав которых входят последовательно и параллельно соединенные участки.

К такому соединению относится и схема лабораторной установки, показанной на рис. 3.

Рис. 3. Схема лабораторной установки

Электрическое состояние этой схемы описывается следующими уравнениями:

I1 = I2 + I3                                        U=UАД + UДЕ

Таблица измерений и расчетов

№ п/п

Измерено

Вычислено

Токи, мА

1 мА=10-3А

Напряжение,

В

Сопротивление,

Ом

I1

I2

I3

U

UАД

UДЕ

R1

R2

R3

RЭ

RЭ

1

2

3

Расчетные формулы

                             R1 = UАД / I1; R2 = UДЕ / I2; R3 = UДЕ / I3.

 

                     - 1-ый способ

                            - 2-ой способ

Вывод:  

Контрольные вопросы:

  1.  Какое соединение называется последовательным, параллельным, смешанным?
    1.  Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
      1.  Сформулируйте 1-й и 2-й законы Кирхгофа.
        1.  Как изменятся показания всех приборов схемы, если при неизменных R2, R3, U:

а) уменьшить R1;

б) увеличить R1;

  1.  Назовите единицы измерения тока, напряжения, ЭДС, сопротивления, проводимости.
    1.  Что такое электрический ток, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость?
      1.  Расскажите о порядке выполнения лабораторной работы.
        1.  Соберите схему лабораторной установки.


M

Э

A

U

1

I

1

R

2

R

б

а

I

2

I

Л

I

R

I

A

I

R

а

б

в


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6342. Форматування символів і абзаців. Форматування сторінок документа 193.5 KB
  Форматування символів і абзаців Форматування документа - це процес оформлення його загального вигляду та підготовки до друкування, тобто робота над формою (зовнішнім виглядом) документа. Текст можна форматувати під час його набирання або після ...
6343. Екологічні фактори 132.5 KB
  Екологічні фактори Поняття про екологічні фактори, їх види Абіотичні фактори. Біотичні фактори. Антропогенні фактори. Дія екологічних факторів. I. ПОНЯТТЯ ПРО ЕКОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ, ЇХ ВИДИ. В процесі еволюційного ро...
6344. Інтернет у системі джерел банківської, фінансової і підприємницької інформації 38.53 KB
  Інтернет у системі джерел банківської, фінансової і підприємницької інформації 1. Світовий ринок інформаційних технологій у фінансовій сфері. Розглянемо результати і перспективи розвитку ринку інформаційних технологій та нові тенденції. Слід відміти...
6345. Основні законодавчі акти, норми та правила, що регулюють умови праці та її охорону в Україні 130 KB
  Основні законодавчі акти, норми та правила, що регулюють умови праці та її охорону в Україні Конституція України - основа всього законодавства країни, прийнята 28 червня 1996 року. Вона містить ряд статей, які стосуються питань охорони праці, з...
6346. Юрист, як представник фізичних і юридичних осіб в сфері кримінального судочинства 145.5 KB
  Зміст 1. Право особи на отримання кваліфікованої юридичної допомоги: конституційно та міжнародно-правові аспекти. 2. Правові підстави участі представника у кримінальному судочинстві. 3. Правові підстави участі захисника у кримінальному судочин...
6347. Міжнародний спортивний рух. Фізкультурно-спортивний рух в Україні 162 KB
  Міжнародний спортивний рух. Фізкультурно-спортивний рух в Україні Метою лекції є вивчення особливостей становлення та розвитку міжнародного спортивного руху та фізкультурно-спортивного руху в Україні. Завдання лекції: Виявити закономірності ст...
6348. Інформаційна система та її структура 129.5 KB
  Інформаційна система та її структура Мета: Дати поняття інформаційної системи, апаратної та програмної складової ІС Розглянути функціональну схему комп'ютера (принцип фон Неймана) Розглянути магістрально-модульний принцип будо...
6349. Оздоблення напівфабрикати в кондитерському виробництві, фаршів та начинки 87.5 KB
  Оздоблюючи напівфабрикати в кондитерському виробництві, фаршів та начинки Технологія приготування кремів: масляних, білкових, заварних. Оздоблення виробів кремом за допомогою гребінця, паперових корнетиків, кондитерських мішків з набором...
6350. Аналіз майна підприємства 180.5 KB
  Аналіз майна підприємства 1. Завдання, основні напрямки та інформаційне забезпечення аналізу майна підприємства 2. Аналіз структури, стану майна та динаміки джерел його формування 3. Основні етапи управління операційними необоротними активами...