50711

ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

Выполнить опытную проверку принципа наложения. Принцип наложения формулируется следующим образом: ток в Кой ветви равен алгебраической сумме токов вызываемых в этой ветви каждой из э. Принцип наложения используется в методе расчета получившем название метода наложения. Опытная проверка принципа наложения производится в следующем порядке: а в цепи собранной при выполнении пункта 1 отключается один из источников э.

Русский

2014-01-29

126 KB

10 чел.

ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: экспериментальная проверка основных законов и теорем для линейных электрических цепей постоянного тока.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

  1.  Выполнить опытную проверку законов Кирхгофа для одной из схем, изображенных на рис. 1. Значения параметров схемы указаны в таблице 1 (вариант схемы задается преподавателем). Для этого собрать схему из шести сопротивлений и двух источников ЭДС. В каждую ветвь включить амперметр и включить вольтметры для измерения напряжения каждой ветви.

Примечание: элементы схемы выводятся на экран из окошка              ;

амперметры и вольтметры из окошка             .

При установке значений сопротивлений установить единицу измерения «Ом». Для этого, дважды нажав на «мышку», изменить размерность с «К» на «».

  1.  Выполнить опытную проверку принципа наложения.
  2.  Выполнить опытную проверку теоремы взаимности.
  3.  Определить параметры эквивалентного генератора по отношению к одной из ветвей схемы методом холостого хода и короткого замыкания. Вычислить ток в этой ветви и сравнить его с измеренным в пункте 1.
  4.  Рассчитать токораспределение в схеме методом контурных токов, либо методом узловых потенциалов и сравнить с результатами опыта пункта 1.


                             Пояснения к работе

1. Законы Кирхгофа являются основными соотношениями, на которых базируется расчет электрических цепей.

Первый закон Кирхгофа:

= 0   (1)

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю.

Правило знаков. При расчете токораспределения в электрической цепи произвольно выбираются условные положительные направления токов в ветвях. Эти направления указываются на схеме стрелками. Ток, вычисленный (или измеренный) в выбранном направлении, может быть либо положительным, либо отрицательным, т.е. iк – алгебраическое число. Если при составлении уравнений по первому закону Кирхгофа токи, утекающие от узла, считать положительными, то токи, подтекающие к узлу, должны браться с дополнительным знаком «минус».

Второй закон Кирхгофа: 

(2)

Алгебраическая сумма падений напряжения в любом замкнутом контуре равняется алгебраической сумме э.д.с. источников, входящих в тот же контур.

Или алгебраическая  сумма напряжений вдоль замкнутого контура равна нулю:   U1+U2+U3+U4  = 0

  

а)                                                                                    б)

в)                                                                              г)

 д)                                                                          е)

Рис. 1 Схемы электрические принципиальные


Правило знаков.
При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа выбирается направление обхода контура. Напряжение ик записывается в левую часть равенства, а э.д.с. ек – в правую. При этом ик и  ек должны быть взяты с дополнительными знаками «плюс», если их стрелки совпадают с направлениями обхода, и с дополнительными знаками «минус», если стрелки противоположны направлению обхода.

Проверка законов Кирхгофа в данной работе заключается в следующем:

а) собирается конкретная цепь. Варианты схем приведены на рис. 1. Номер схемы и величины э.д.с. задаются преподавателем;

б) на электрической схеме цепи стрелками указываются выбранные направления вычисления токов;

в) с помощью амперметра и вольтметра производится измерение всех токов и напряжений.

Рис. 2

г) составляются уравнения для всех узлов и контуров цепи по законам Кирхгофа в буквенных обозначениях токов, напряжений и э.д.с. Затем подставляются измеренные значения этих величин и проверяется справедливость равенств (1) и (2);

2. Принцип наложения формулируется следующим образом: ток в К-ой ветви равен алгебраической сумме токов, вызываемых в этой ветви каждой из э.д.с. схемы в отдельности.

Принцип наложения используется в методе расчета, получившем название метода наложения.

Опытная проверка принципа наложения производится в следующем порядке:

а) в цепи, собранной при выполнении пункта 1, отключается один из источников э.д.с., а по месту его действия ставится закоротка (внутренне сопротивление источника считается равным нулю). Производится измерение токов во всех ветвях;

б) проделывается то же самое, что и в пункте 2а, при возвращенном на прежнее место первом источнике и отсоединенном втором (вместо второго источника ставится закоротка). Записываются значения токов  .

в) по измеренным  и рассчитываются токи iк во всех ветвях при действии обоих источников. Согласно принципу наложения

                                                  

Полученные значения нужно сравнить с измеренными ранее в пункте 1 токами   и убедиться в справедливости принципа наложения.

Токи  и  – алгебраические числа; определение их знаков производится в соответствии с правилами, описанными в пункте 1.

3.  В любой электрической схеме всегда можно мысленно выделить какую-то одну ветвь, а всю остальную часть схемы независимо от ее структуры и сложности условно изобразить некоторым прямоугольником. По отношению к выделенной ветви вся схема, обозначенная прямоугольником, представляет собой активный или пассивный двухполюсник.

Двухполюсник при расчете можно заменить эквивалентным генератором, э.д.с. которого равна напряжению холостого хода на зажимах выделенной ветви, а внутреннее сопротивление равно входному сопротивлению двухполюсника.

Метод расчета тока в выделенной ветви, основанный на замене активного двухполюсника эквивалентным генератором, принято называть методом эквивалентного генератора, методом активного двухполюсника или методом холостого хода  и короткого замыкания.

Параметры эквивалентного генератора  по отношению к одной из ветвей (рис. 3а) определяются следующим образом:

а)                                                 б)                                            в)

Рис. 3

а) ветвь размыкается и измеряется напряжение uхх (рис. 3б); ветвь закорачивается через амперметр (рис. 3в), измеряется ток короткого замыкания  iк3 ;

б) параметры эквивалентного генератора определяются соотношениями:      

iэ = uxx ,   Rэ =

Ток в пассивной ветви находится как

i = =

Величины i, uхх , еэ вычисляются (измеряются) в одном направлении (рис. 3)

Результаты измерений и вычислений по пунктам 1, 2, 3, 4 заносятся в таблицу.

Таблица измерений и вычислений

      №№ ветвей

1

2

3

4

5

6

Примечание

е

В

U

В

i

А

 

А

А

А

еm

В

ikm

А

ек

В

imk

А

Uхх

В

iкз

А


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Как формулируются законы Кирхгофа?
  2.  Что означают стрелки тока, напряжения, ЭДС?
  3.  Как формулируются правила знаков при составлении уравнений Кирхгофа?
  4.  Как с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы определить величину и знак потенциала любой точки цепи по отношению к точке, потенциал которой принят за нулевой?
  5.  Как формулируется принцип наложения?
  6.  В чем состоит опытная проверка принципа наложения?
  7.  Можно ли определить мощность, выделяемую в сопротивлении, пользуясь принципом наложения?
  8.  Как экспериментально определить параметры схемы эквивалентного генератора?
  9.  Как формулируется теорема об активном двухполюснике?
  10.  В чем заключается метод контурных токов?
  11.  Как определяются собственные и взаимные сопротивления?
  12.  Как определяются «узловые токи»?

Таблица 1.

Варианты

Е

Е

R1

R2

R3

R4

R5

R6

В

Ом

  1.  

20

45

5

4

6

8

10

7

  1.  

30

50

10

8

5

4

9

5

  1.  

60

40

8

9

7

5

10

6

  1.  

50

25

6

7

9

10

8

5

  1.  

70

30

10

7

8

6

9

8

  1.  

35

60

8

6

7

9

10

5

  1.  

40

65

10

9

8

6

5

7

  1.  

55

70

8

10

12

9

7

6

  1.  

45

60

9

10

8

7

5

6

  1.  

50

40

8

7

6

5

9

5


R4

R2

R3

R6

R5

R1

R4

E1

E5

Uxx

R

А

Ri

А

E2

R5

E3

R1

R6

R3

R2

R4

E4

E1

R1

R5

R6

R3

R2

R4

E6

E2

R1

R5

R6

R3

R2

R4

E3

E1

R1

R5

R6

R3

R2

R4

E5

E3

R1

R5

R6

R3

R2

V

A

R

E

А

а

А

i

iкз

b

а

а

b

b

V1

V3

V4

V2

R3

R4

R1

R2

E1

E2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24111. Особенности научного познания. Роль науки в функционировании и развитии общества 14.9 KB
  Наука особый вид познавательной деятельности людей направленный на выработку системы объективноистинного знания о природной и социальной действительности и о самом человеке. Современная наука это: 1. Наука имеет дело с объектами реальности которая не сводится к объектам обыденного опыта. Современная наука выполняет функции: 1.
24112. Естественнонаучное, техническое, гуманитарное знание 30.67 KB
  Естественнонаучное техническое гуманитарное знание. Техническое знание включает в себя от специализированных рецептурнотехнических до теоретических научнотехнических и системотехнических знаний. Современная техника и прежде всего техническое знание неразрывно связаны с развитием науки. техническое знание как конечный продукт познавательной деятельности определяет характер познавательного процесса выступая в качестве средства социальнотехнического проектирования.
24113. Социальная реальность и ее характеристики 16.73 KB
  Социальная реальность и ее характеристики. Социальная реальность это реальность в той или иной степени организованная упорядоченная и структурированная. Социальная реальность это реальность динамическая т. Социальная реальность это реальность стратифицированная.
24114. Общество как система. Сферы общественной жизни 17.51 KB
  Общество как система. Собственно философское значение этого термина таково: общество это обособившаяся от природы часть материального мира представляющая собой исторически развивающуюся форму жизнедеятельности людей. В истории социологии и культурологии чаще используется более узкое понятие общества: общество это определённый этап человеческой истории родовое общество общество капитализма или конкретный социальный организм французское общество общество США. Так древнекитайская мысль традиционно смотрела на общество сквозь призму...
24115. Понятие гражданского общества и государства 15.03 KB
  Понятие гражданского общества и государства. Это определение идеального общества реальность которого определяется соотношением идеала и достигнутого состояния общества которое провозгласило построение гражданского общества своей целью. Это фактически бесконечный процесс совершенствования общества власти политики и человека охватывающий все без исключения стороны жизни. Идея гражданского общества термин введен Аристотелем возникла первоначально как философская концепция.
24116. Проблема развития общества. Формационный, цивилизационный подходы, технологический детерминизм в понимании процесса исторического развития 15.08 KB
  Проблема развития общества. Формационный цивилизационный подходы технологический детерминизм в понимании процесса исторического развития. Проблема развития общества Формационный подход был разработан К. В общем же характерно отрицание единства человеческой истории всеобщих исторических закономерностей Недостатками цивилизационного подхода является то что он не позволяет взглянуть на историю как на целостный закономерный процесс; применяя цивилизационный подход трудно изучать закономерности исторического развития.
24117. Культура как объект философского познания, развитие представлений о культуре в истории мысли 15.03 KB
  Культура как объект философского познания развитие представлений о культуре в истории мысли. Культура совокупность проявлений жизни творчества и достижений народа или группы народов. Культура представляет собой средство и способ развития духовного начала в человеке своей целью имея формирование и удовлетворение его духовных запросов; цивилизация же дает людям средства существования она направлена на удовлетворение их практических нужд. Культура являет собой духовные ценности достижения науки философии искусства образования а...
24118. Психоанализ и проблема человека (З.Фрейд, К.Г. Юнг, Э.Фромм) 17.18 KB
  В психике человека Фрейд сначала выделял две относительно автономные но постоянно взаимодействующие между собой структуры бессознательного оно и сознательного Я а затем добавил к ним сверх Я которое внедряется в Я но без специального анализа не осознается им. По мнению Фрейда причиной невроза является особого рода конфликт между оно Я и сверх Я . Согласно теории Фрейда оно набрало свою изна чальную силу но параллельно с этим развивалось и я . Так как инстинкты или оно служат всего лишь внутренним наполнителем то можно...
24119. Русская философия о человеке и обществе 15.01 KB
  Ориентация на гуманитарное знание на литературу и искусство на проблемы человека является безусловной доминантой в русской философии XX века. в виде религиозной философии человека. близкая к художественному творчеству Ориентация на гуманитарное знание на литературу и искусство на проблемы человека основа рус. во весь рост встали проблемы единства человека с космосом космической природы человека и космического масштаба человеческой деятельности.