Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов


Скачать 98.47 Kb.
НазваниеИсследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов
Дата публикации20.07.2013
Размер98.47 Kb.
ТипИсследование
userdocs.ru > Физика > Исследование

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2


ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА СО СМЕШАННЫМ СОЕДИНЕНИЕМ

РЕЗИСТОРОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

  1. Усовершенствовать навыки сборки электрических цепей и пользования электроизмерительными приборами.

  2. Закрепить теоретические сведения о методах анализа электрических цепей со смешанным соединением потребителей.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


Э


Рис.1
лектрической цепью со смешанным соединением потребителей называют цепь, содержащую сочетание последовательного и параллель­ного соединений пассивных элементов и один источник ЭДС . Потребителями электрической энергии в данной работе являются резисторы, осуществляющие преобразование электрической энергии в тепловую.

На рис.1 приведен пример схемы замещения электрической цепи со смешанным соединением. На схемах цепей с одним источником ЭДС, сам источник, как правило, не изобра­жается, а указываются лишь его выходные гнезда (на рис.1 источник показан пунктиром). В данной работе источник ЭДС считается идеальным, т.е. имеет нулевое внутреннее сопро­тивление и, следовательно, напря­жение на его зажимах равно ЭДС (Uaf=E)

Схема, представленная на рис.1, имеет три ветви; ветвь bafe с элементами R1, E, R4, ветвь bce с элементами R2 и R3, ветвь bde с элементами R5 и R6. Токи в каждой из ветвей обозначены соответственно I1, I2, I3.

Для рассматриваемой цепи можно составить уравнений по законам Кирхгофа, Так, например, для узла "b" первый закон Кирхгофа

имеет вид:

I1=I2+I3,

Для контура bdefa второй закон Кирхгофа может быть записан в вице следующего уравнения;

R1I1+R5I3+R6I3+R4I1=E или Uab+Ubd+Ude+Uef=Uaf

В электрических цепях находит свое отражение закон сохране­ния энергии в виде уравнения баланса мощности, согласно которому сумма мощностей, вырабатываемых источниками, равна сумме мощностей, расходуемых потребителями. Для данной цепи уравнение баланса мощностей имеет вид

EI1=I12R1+I22R2+I22R3+I12R4+I32R5+I32R6

или Paf=Pab+Pbe+Pce+Pef+Pbd.

Анализ цепей с одним источником при известных значениях напряжения источника и сопротивлений всех элементов производится методом эквивалентных преобразований. В соответствии с этим мето­дом осуществляется упрощение схемы с использованием правил преобразования пассивных электрических цепей, содержащих последо­вательное или параллельное соединение элементов. Так, для схемы, представленной на рис.1, сначала производится замена последовательного соединения R2 с R3 и R5 c R6 на элементы с эквивалентными сопротивлениями соответственно R7=R2+R3 и R8=R5+R6.

Полученная при этом цепь (рис.2) имеет два параллельно включенных элемента R7 и R8, которые можно заменить одним элементом с сопротивлением Rbe, (рис. 3).

З


Рис.2
начение Rbe вычисляется с использованием формулы для параллельного соединения двух элементов: Rbe=(R7R8)/(R7+R8).

Эквивалентное сопротивление всей цепи относительно зажимов "a" и "f": Raf=R1+Rbe+R4.

В соответствии с законом Ома общий ток в цепи I1=Uaf/Raf.

П


Рис.3
осле определения общего тока цепи необходимо вычислить напряжение на участке be (рис. З) Ube=I1Rbe и вернуться к предыдущей схеме (рис.2), где по известному напряжению Ube могут быть найдены токи I2 и I3.

I2=Ube/R7; I3=Ube/R8.

По значениям токов I1, I2, I3 несложно рассчитать напряжения на всех элементах R1-R6.

Если в качестве исходной величины задано не напряжение, а другой электрический параметр, то порядок расчета может быть иным. Например, если известна потребляемая резисто­ром R3 мощность P3, то сначала определяют ток I2 из соотношения P3=I22R3. Далее по закону Ома для ветви с током I2 рассчитывают напряжение Ube=I2(R2+R3), а по закону Ома для ветви с током I3 находят ток I3=Ube/(R5+R6). Общий ток цепи, протекающий через источник I1=I2+I3. Общее напряжение цепи может быть определено либо по закону Ома Uaf=I1Raf (если предварительно найдено эквивалентное сопротивление всей цепи Raf), либо по второму закону Кирхгофа Uaf = I1R1+Ube+I1R4.
^

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ


Объектом исследования является электрическая цепь со смешанным соединением резисторов R1-R6, собранная на плате №4 центральной панели стенда. Соединения, указанные на схеме стенда, выполнены при монтаже стенда.

Источником питания служит источник постоянного тока с регу­лируемой величиной ЭДС. Выходные гнезда источника расположены на центральной панели стенда и обозначены "+" и "-". Внутреннее сопротивление источника полагается равным нулю.

В качестве электроизмерительных приборов используется многопредельные миллиамперметры Э377, а также цифровой или стрелочный электронный вольтметр.
^

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА


  1. Собрать электрическую цепь в соответствии с рис.4.

  2. После проверки схемы преподавателем подать на нее напряжение, для чего на плате №3 левой панели стенда поставить тумблер B3-I в положение "Вкл", а тумблер ВЗ-2-в положение П и включить тумблеры BI и В2 на центральной панели стенда.

  3. Подключив вольтметр к гнездам "a" и "f" , с помощью ручки "Per.UВХ" на плате №3 установить указанную преподавателем величину напряжения Uaf и записать ее в табл. 1.

  4. Записать в табл.1 показания амперметров, измеряющих токи I1, I2, I3.

  5. С помощью вольтметра измерить напряжение на каждом резисторе R1-R6 , напряжение Ube, общее напряжение Uaf и записать их значения в табл.1.

  6. Снять напряжение, выключив тумблеры BI и В2,и отсоединить цепь от гнезд "+" и "-" источника питания.

  7. Используя электронный измерительный прибор в режиме омметра, измерить: а) сопротивление всей цепи Raf; б) сопротивление между точками b и e Rbe. Результаты записать в табл.1.

  8. Полностью разобрать электрическую цепь и измерить омметром сопротивления каждого из резисторов R1-R6. Резуль­таты записать в табл.1.
^

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА


    1. Используя закон Ома, рассчитать сопротивление R1-R6, Raf, Rbe. Значения токов и напряжений взять из табл.1. Результаты расчета записать в табл.2.

    2. Вычислить мощности на каждом резисторе R1-R6 , на участке be и на всей цепи, используя значения напряжений и токов из табл.1. Результаты записать в табл.2.

    3. Записать уравнение по первому закону Кирхгофа для узла b и проверить соответствие ему экспериментальных данных.

    4. Написать уравнения по второму закону Кирхгофа для контуров abcefa и bdecb и проварить соответствие им экспериментальных данных.

    5. Составить уравнение баланса мощностей и проверить соответствие ему значений мощностей из табл.2.

    6. Вычислить эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей между точками "b" и "e" Rbe и эквивалентное сопротивле­ние всей цепи Raf, считая известными лишь значения сопротивле­ний R1-R6 (значения R1-R6 взять из табл.2). Сравнить полученные результаты со значениями Raf и Rbe из табл.2.

    7. Рассчитать электрическую цепь, определив токи I1, I2, I3 если задано напряжение Uaf и сопротивления R1-R6 (значение Uaf ваять из табл.1, а значения R1-R6 из табл.2).
^

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ


      1. Что такое смешанное соединение элементов электрической цепи? Привести примеры схем.

      2. Как определяется эквивалентное сопротивление цепи при смешанном соединении?

      3. Дать формулировку законов Кирхгофа.

      4. Записать уравнение по первому закону Кирхгофа для узла b (рис.1).

      5. Записать уравнение по второму закону Кирхгофа для контура afcefa (рис.1)

      6. Записать уравнение баланса мощностей для цепи, представ­ленной на рис.2.

      7. Как рассчитать цепь с одним источником ЭДС методом эквивалентных преобразований?

      8. Определить эквивалентное сопротивление цепи (рис.1) относительно точек а и f, если R1=5 Ом, R2= 4 Ом, R3=6 Ом; R4=4 Ом, R5=5 Ом, R6=10 Ом.

      9. К электрической цепи (рис.2) приложено напряжение Uaf = 60 В. Определить ток I3 , если R1=7 Ом, R7= 6 Ом, R8=12 Ом, R4= 9 Ом.

      10. Как изменятся токи I1, I2, I3 (рис.2), если при неизменном значении напряжения Uaf уменьшить сопротивление R8 -?

      11. В электрической цепи (рис.1) мощность, потребляемая резистором R5, равна 8 Вт. Определить напряжение Uaf, если R1= 2 Ом, R2= 3 Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 1 Ом. R5 = 2 Ом, R6= I Ом.


^ ОТЧЁТ

по лабораторной работе № 2

«Исследование линейных электрических цепей постоянного тока со
смешанным соединением резисторов»


Цель работы: ________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________
1.^ Протокол испытани






Рис. 4




Таблица 1

Измерение параметры


Участок цепи


ab


bc


ce


bd


de


ef


be


af


I,А


















U,B


















R, Ом


















^ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 2

Рассчитанные параметры


Участок цепи

аb


bc


ce


bd


de


ef


be


af


R, Ом

























P, Вт


























Расчетные формулы:

Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла b:

Уравнения по второму закону Кирхгофа:

- для контура abcefa.

- для контура bdecb

Уравнение баланса мощностей:

Вычисление эквивалентных сопротивлений Rbe и Raf
Расчет цепи

Дано: U=________ В, R1=_________Ом, R2=_________ Ом,
R3=_________Ом, R4=_______ Ом, R5=_______ Ом, R6=______ Ом
Определить I1, I2, I3


Краткие выводы по работе:

Группа ____________ Студент _______________ Дата ___________

Преподаватель______________

Похожие:

Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconРасчетно-графическое задание №1 Анализ линейной электрической цепи постоянного тока

Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconИсследование линейной неразветвленной электрической цепи с синусоидалыного тока цель работы
Установить связь между током, напряжениями на элементах цепи и емкостью конденсатора
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов icon1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения,...
Электрическая цепь  — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconИсследование линейных электрических цепей постоянного тока с последовательным...
...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconРабочая программа -2012 г по курсу «Электротехника, электроника и схемотехника»
...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconИсследование линейной разветвленной электрической цепи синусоидального тока цель работы
Получить навыка построения векторных диаграмм и научиться их использовать для анализа электрических цепей
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconПрактическая работа №1 Тема : исследование ципей постоянного тока
Цель: Научится собирать последовательные,параллельные и смешанные цепи постоянного тока правельно подключать приборы для измерения...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов icon2 Схема замещения электрической цепи постоянного тока и ее элементы
...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов icon1 3 Задача. Расчёт разветвлённой линейной цепи постоянного тока
...
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов iconТема: иследование цепей постоянного тока паралельнова смешанного соединение резисторов

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница