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

9 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

66162. Ретровирусы. Вирус иммунодефицита человека 116 KB
  Ретровирусы имеют уникальный путь передачи генетической информации. Геном ретровирусов состоит из двух идентичных молекул РНК, т.е. является диплоидным. В составе ретровирусов есть особый вирусоспецифический фермент – обратная транскриптаза или ревертаза...
66163. Дыхание бактерий. Выделение чистых культур анаэробов 78 KB
  Выделение чистых культур анаэробов. Выделение чистых культур анаэробов. Дыхание анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием малого количества энергии. Наличие свободного кислорода для облигатных анаэробов является губительным.
66164. Культивирование вирусов, риккетсий, хламидий 94 KB
  Актуальность темы. В связи с отсутствием у вирусов метаболических систем, их репродукция может происходить только в живых клетках в виде продуктивного, интегративного и абортивного типа. Репродукция вирусов в процессе взаимодействия...
66165. ОРГАНИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ В ТАБЛИЧНОМ ПРОЦЕССОРЕ MS EXCEL 1.17 MB
  Введите расчетную формулу только для расчета по строке Понедельник далее произведите автокопирование формулы так как в графе Расход нет незаполненных данными ячеек можно производить автокопирование двойным щелчком мыши по маркеру...
66166. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ И АБСОЛЮТНАЯ АДРЕСАЦИЯ В ТАБЛИЧНОМ ПРОЦЕССОРЕ MS EXCEL 545 KB
  Создать таблицы ведомости начисления заработной платы за два месяца на разных листах электронной книги произвести расчеты форматирование сортировку и защиту данных. Произведите расчеты во всех столбцах таблицы.
66167. СВЯЗАННЫЕ ТАБЛИЦЫ. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ИТОГОВ В ТАБЛИЦАХ MS EXCEL 920.5 KB
  Запустите редактор электронных таблиц Microsoft Excel и откройте созданный в практической работе 2 файл Зарплата. Скопируйте содержимое листа Зарплата ноябрь на новый лист электронной книги Правка Переместить Скопировать лист.
66168. ПОДБОР ПАРАМЕТРА. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБРАТНОГО РАСЧЕТА 783.5 KB
  Изучение технологии подбора параметра при обратных расчетах. Используя режим подбора параметра определите при каком значении процента премии общая сумма заработной платы за октябрь будет равна 250 000 р. Использование операции Подбор параметра в MS Excel позволяет производить...
66169. СВЯЗИ МЕЖДУ ФАЙЛАМИ И КОНСОЛИДАЦИЯ ДАННЫХ В MS EXCEL 825 KB
  Создайте таблицу «Отчет о продажах за полугодие» по образцу (рис. 5.1) в виде нового файла. Для этого создайте новый документ (Файл/Создать) и скопируйте таблицу отчета о продаже за первый квартал, после чего подправьте заголовок таблицы...
66170. ДИСКОНТНЫЕ РАСЧЕТЫ В MS EXCEL 564.5 KB
  Выделите для рыночной процентной ставки являющейся константой отдельную ячейку С3 и дайте этой ячейке имя Ставка. Для присваивания имени ячейке или группе ячеек выполните следующие действия: выделите ячейку группу ячеек или несмежный диапазон которой необходимо присвоить имя...