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

80847. ПОНЯТИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КРИТЕРИИ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ 46.5 KB
  Под организационной структурой управления понимается состав соподчиненность и взаимосвязи организационных единиц имеющих определенные права обязанности и ответственность по реализации функций управления. Организационная структура государственного управления это особенное государственноправовое явление обусловленное общественнополитической природой социальнофункциональной ролью целями и содержанием государственного управления в обществе. Определяющие факторы: объект управления цель и задачи принципы управления.
80848. ФОРМЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ 44.16 KB
  Государственный контроль форма осуществления государственной власти обеспечивающая соблюдение законов и других нормативных актов издаваемых органами государства. Виды гос контроля в управлении: общий и специальный; Внешний контроль осуществляемый субъектами организационно и функционально независимыми в своей деятельности от органов государственной власти РФ и внутренний контроль осуществляемый в рамках системы органов государственной власти служащий обеспечению: надлежащего исполнения нижестоящими органами и должностными лицами...
80849. ОРГАНЫ ОБЩЕЙ КОМПЕТЕНЦИИ, ИХ ФУНКЦИИ И ПОЛНОМОЧИЯ 46.13 KB
  Государственный орган организационно оформленная группа должностных лиц наделенная компетенцией и необходимыми средствами для осуществления управления. По виду компетенции выделяют: общая компетенция общие функции управления Правительство РФ правительства и администрации субъектов РФ отраслевая компетенция по отрасли и сфере деятельности министерства главные управления управления межотраслевая компетенция выполняют как правило общие функции государственного управления и на основе их реализации осуществляют межотраслевую...
80850. ОБЩЕСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ КАК ОБЪЕКТ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ 46.35 KB
  Управляемые объекты центр приложения массовых усилий общества поскольку именно ими создается все необходимое. В соответствии с основными сферами жизни общества управляемые объекты подразделяются на: экономические социальные и духовные политические. Социальные управляемые объекты осуществляют деятельность направленную на сохранение жизни и здоровья человека его физическое развитие организацию дошкольного школьного высшего и специального образования на создание жилищных коммунальных бытовых условий и поддержание других важных...
80851. РАЗГРАНИЧЕНИЕ ПРЕДМЕТОВ ВЕДЕНИЯ И ПОЛНОМОЧИЙ МЕЖДУ ОРГАНАМИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ РФ И ОРГАНАМИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ СУБЪЕКТОВ РФ 45.77 KB
  Обеспечение соответствия конституций и законов республик уставов законов и иных нормативных правовых актов краев областей городов федерального значения автономной области автономных округов Конституции РФ и федеральным законам; б защита прав и свобод человека и гражданина; в вопросы владения пользования и распоряжения землей недрами водными и другими природными ресурсами; г разграничение государственной собственности; д природопользование; охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности; е общие вопросы...
80852. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ В СИСТЕМЕ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ 43.95 KB
  Государственная собственность форма собственности при которой имущество в том числе средства и продукты производства принадлежит государству полностью либо на основе долевой или совместной собственности. Отличия ГС от других видов собственности: в ее анонимности мы не знаем кому принадлежит ГС; в ее неделимости она не персонализуется; усиление социальной функции ГС социализация экономической сферы; преследование разных целей. Место и роль ГС ее функции: контроля государства за частью национального богатства ресурсов страны...
80853. ОСНОВНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ НАУЧНЫХ ШКОЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ 50.68 KB
  Процесс управления состоит из четырех взаимосвязанных функций: планирования организации мотивации и контроля. Ситуационный подход концентрируется на том что пригодность различных методов управления определяется ситуацией. Друкера МВО; ситуационные теории методы управления меняются в зависимости от ситуации а поэтому менеджмент является ещё и искусством; теория 7S Т.
80854. ГОСУДАРСТВЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ: ПОНЯТИЕ, СПЕЦИФИКА, СООТНОШЕНИЕ С ДРУГИМИ ВИДАМИ УПРАВЛЕНЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 44.71 KB
  Атаманчук Специфика государственного управления: Атамчук 1. Координация общественного труда в масштабе государственного управления. Деятельность практически выражается в разработке органами государственного управления программ управления установления основных направлений функций всех элементов системы оперативноруководящих связей налаживании оперативного контроля за системой. Управление это административная деятельность предполагающая подчинение объекта субъекту управления.
80855. СУБЪЕКТ, ОБЪЕКТ И МЕХАНИЗМ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ 43.96 KB
  Атаманчук Система совокупность элементов находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность и единство. Признаки системы: существует в окружающей среде и проявляется во взаимодействии с этой средой реагирует на изменения окружающей среды; состоит из элементов компонентов подсистем каждый из которых является относительно самостоятельным. система образуется не от суммы элементов а от целостности взаимопроникновения; система выполняет определенную цель; имеет структуру внутреннюю форму строение;...