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

8 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

51222. Моделювання BPMN структури підприємства 1.41 MB
  Виділяють чотири основні категорії елементів: Обєкти потоку управління: події дії і логічні оператори Зєднуючі обєкти: потік управління потік повідомлень та асоціації Ролі: пули і доріжки Артефакти: дані групи і текстові анотації. Опис технологічних процесів і функційОбєкти що описують процеси і функції поділяються на три основних типи: Події events Дії ctivities Логічні оператори gtewys. ПодіїПодії зображуються колом. Згідно розташуванню в процесі події можуть бути класифіковані на початкові strt проміжні...
51223. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССА ПРЕДПРИЯТИЯ В НОТАЦИИ BPMN 767 KB
  Графическое представение Наименование None Ничто Conditionl event Условные события Messege event Сообщение события Multiple event Несколько событий Prllel multiple event Параллельные множественные события Signl event Знаковые события Timer event Событие таймера None Никто Compenstion event Компенсация события Conditionl event Условные события Escltion event Расширение наращивание постепенное усиление события Link event Ссылка событий Messege event Сообщение события Multiple event Несколько...
51227. Дослідження процесів теплообміну та порівняння потоків теплоти через різні поверхні термодинамічної системи 470 KB
  Основною метою роботи є визначення коефіцієнта співвідношення теплових потоків що виходять з заданої термодинамічної системи через дві поверхні відкриту поверхню води та стінки сосуду тобто оцінка ефективності теплоізолюючих параметрів стінок сосуду. Порядок виконання роботи Залити в сосуди визначену кількість гарячої води з температурою t1. Визначити початкові дані температуру води і зовнішнього середовища tзс і занести в таблицю 3. де c питома теплоємкість рідини теплоємність води с = 4187 Дж кг˚С; m маса води у сосуді...
51228. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 644.81 KB
  Определить основную погрешность и вариацию показаний поверяемого миллиамперметра или вольтметра на постоянном токе. Погрешность и вариация определяются для 6 8 точек шкалы с обязательным включением в число поверяемых точек всех числовых отметок. Определить основную погрешность поверяемого прибора длячего: а указатель поверяемого прибора последовательно установить наповеряемые отметки шкалы сначала при плавном увеличении измеряемой величины а затем на те же отметки при плавном уменьшенииизмеряемой величины; б для всех поверяемых отметок...
51229. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМАХ 305.66 KB
  Поскольку в практике встречаются сигналы различной формы то важно учитывать тип детектора и в каких значениях напряжения проградуирована шкала вольтметра. Прежде чем приступить к измерению напряжения необходимо на основании предварительного анализа сигнала форма частота возможный порядок напряжения и участка цепи к которому будет подключаться вольтметра характер цепи эквивалентное сопротивление цепи а также с учетом требований к точности результата измерений выбрать тип вольтметра. При этом следует использовать сведения о MX...