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

9 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

31741. Российская Коллегия аудиторов (РКА) 34 KB
  Основными целями и задачами Коллегии являются: защита и представление законных интересов членов Коллегии в государственных и общественных организациях содействие в профессиональной подготовке и оказание всесторонней поддержки членами Коллегии; содействие разработке основных принципов организации аудита на территории Российской Федерации рекомендаций по совершенствованию форм и методов аудиторской деятельности; координация деятельности членов Коллегии. В соответствии со своими целями и задачами Коллегии осуществляет следующие виды...
31744. Разработка мероприятий по переходу на автоматизированную систему учета 27 KB
  Можно обрабатывать и тщательно контролировать данные в одном отделе однако это потенциально ослабляет контрольные возможности сотрудников из других подразделений в том числе для сравнения и анализа результатов Автоматическое подтверждение санкционирование некоторых типовых операций например удержания из всех видов заработка и начисления на них взносов во внебюджетные фонды Процесс создания программного продукта период обладания правами на него и его модификации защита от пиратского использования в совокупности составляют понятие...
31745. Региональные организации 32 KB
  Довольно развитая система рассмотрения споров существует в рамках ОБСЕ.Основы специального механизма по разрешению споров были заложены Советом СБСЕ в 1992 г.Из других региональных организаций процедура мирного разрешения споров наиболее основательно урегулирована в рамках Совета Европы.
31746. Реформирование бухгалтерского учета в России 34 KB
  Реформирование бухгалтерского учета в России. Переход России к рыночной экономике в начале девяностых годов вызвал необходимость реформирования бухгалтерского учета в стране. Система отечественного бухгалтерского учета должна трансформироваться отражая реформу экономики России и связанные с ней изменения принципов и объектов учета. Необходимость реформы бухгалтерского учета в России была очевидна однако конкретные направления ее вызывали дискуссии ученых и специалистов.
31747. Сегментарна структура ринку фінансових послуг 133.5 KB
  Сегментарна структура ринку фінансових послуг 1. Методологічні підходи до вирішення проблеми структуризації ринку фінансових послуг 2. Методи структуризації ринку фінансових послуг 3. Поняття сегментації ринку фінансових послуг 4.
31748. ФІНАНСОВІ ПОСЛУГИ НА ГРОШОВОМУ РИНКУ 97.5 KB
  Організація та особливості функціонування депозитного ринку Залучення коштів вкладників та інших кредиторів – це основний вид пасивних операцій банків. Максимальний розмір залучених коштів залежить від власного капіталу банків. Поточні пасиви формуються залишками коштів на розрахункових поточних і кореспондентських рахунках. Операції пов'язані із залученням грошових коштів на вклади називаються депозитними.
31749. ФІНАНСОВІ ПОСЛУГИ НА ВАЛЮТНОМУ РИНКУ 137.5 KB
  Конверсійні операції це угоди агентів валютного ринку щодо обміну обумовлених сум грошової одиниці однієї країни на валюту іншої країни за узгодженим курсом на певну дату. Споткурс курс спот ціна валюти однієї країни виражена у валюті іншої країни. spot готівкова є угодою купівліпродажу валюти за курсом зафіксованим в угоді відповідно до якої обмін валют між банкамиконтрагентами проводиться як правило протягом 2х робочих днів не враховуючи дня укладення угоди. Валютний курс і котировки Поточним конверсійним операціям...