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

75452. Финансовый анализ в рамках системы 1С 23.5 KB
  Финансовый анализ в рамках системы 1С Управленческий и финансовый учет Комплексная конфигурация позволяет вести одновременно два вида учета торговой деятельности: управленческий и финансовый учет. Финансовый учет ведется для правильного отражения деятельности всех фирм составляющих компанию в бухгалтерском учете. Управленческий и финансовый учет существуют как бы параллельно . Для этого у документов существует специальный реквизит Тип учета который может принимать значения Управленческий Финансовый Общий .
75453. Состав таблицы реляционной БД 23 KB
  Состав таблицы реляционной БД Реляционная база данных – это совокупность отношений содержащих всю информацию которая должна храниться в БД. Иначе говоря в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или ничего. Строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением что позволяет однозначно идентифицировать любую строку такой таблицы. Столбцам таблицы однозначно присваиваются имена и в каждом из них размещаются однородные значения данных даты фамилии целые...
75454. Организация бухучета в системе 1С 28 KB
  Организация бухучета в системе 1С На крупных предприятиях бухгалтерский учет организуется по двухуровневой системе управления управленческий и финансовый учет. Сметы нормативы калькуляции оптимальные соотношения затрат и результатов – объекты управленческого учета. Информация управленческого учета имеет четко выраженную внутреннюю направленность. Информация финансового учета широко используется внешними потребителями инвесторами кредиторами и другими организациями и предприятиями.
75455. Назначение и цель анализа безубыточности в ИС Project Expert 23.5 KB
  Назначение и цель анализа безубыточности в ИС Project Expert Целью анализа безубыточности является выяснение влияния объема сбыта на уровень издержек и прибыли. Анализ даёт возможность решать ряд важных задач управления и планирования работы предприятия: формирование оптимальной номенклатуры изделий обоснование производственной программы определение стратегии и тактики ценообразования вычисление точки безубыточности производства Анализ безубыточности базируется на следующих предпосылках т. При соблюдении перечисленных условий легко...
75456. Понятие и содержание метаданных системы 1С: Предприятие 99 KB
  Понятие и содержание метаданных системы 1С: Предприятие Метаданные данные о данных совокупность объектов метаданных настроенных на хранение и обработку информации о хозяйственной деятельности конкретного предприятия. Формально объекты метаданных объединяются в виде дерева метаданных которое появляется при открытии окна Конфигурация Конфигуратора системы рис. Дерево метаданных Наряду с понятием метаданные используется термин структура метаданных. Данный термин более точно отражает суть метаданных как сложной структуры...
75457. Технология «клиент-сервер» для распределенных БД 103.5 KB
  Информационную основу системы клиент-сервер составляет распределенная база данных которая хранится на одном или нескольких серверах и с запросами к которой обращаются клиенты. Беглый обзор научной и профессиональной литературы показывает что о вычислениях...
75458. Последовательность разработки инвестиционного проекта в ИС Project Expert 24 KB
  Project Expert - одна из самых известных программ для составления бизнес-планов, она практически полностью автоматизирует составление бизнес-плана инвестиционного проекта...
75459. Реконфигурация системы БУ (1С) 21.5 KB
  Реконфигурация системы БУ 1С Системы комплексной автоматизации бухгалтерского учета потенциально способны решать любые задачи по всем разделам бухгалтерского учета. Такая функциональность обеспечена возможностью реконфигурации типовой модели учета реализованной в базовой версии например в программе 1C: Бухгалтерия 7. Таким образом помимо задач бухгалтерского учета стали автоматизироваться задачи оперативного управления. Например программы 1C: Бухгалтерия и 1C: Торговля и Склад рассматриваемые в комплексе являются системой...
75460. Этапы проектирования реляционных баз данных 30.5 KB
  Анализ предметной области заключается в получении от пользователя неструктурированных описаний прикладных задач базы данных выработке четкого определения и классификации элементов рассматриваемой предметной области. На основе собранной информации строится вербальная модель предметной области. Концептуальное проектирование состоит в формализации вербальной модели предметной области путем формирования ее концептуальной модели в виде схемы сущностьсвязь либо ERсхемы...