Лабораторная работа N 1. Линейные цепи постоянного тока

Подготовка к выполнению работы

В данной работе исследуется простая цепь, состоящая из трёх ветвей, в которых могут быть включены резисторы, а также источники ЭДС или тока.

Варианты заданий:

Вариант 1 R1 = R2 = 6 кОм, R3 = 3 кОм, E1 = 10 В, E2 = 4 В, Е3 = 12 В	Вариант 2 R1 = 2,4 Ом, R2 = 8 Ом, R3 = 2 Ом, E1 = 4 В, E2 = 6 В	Вариант 3 R1 = 5 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 2 Ом, E = 12 В, J = 2 А
Вариант 4 R1 = R2 = R3 = 4 кОм, E1 = E2 = 4 В, J = 4 мА	Вариант 5 R1 = 10 Ом, R3 = 8 Ом E1 = 10 В, E2 = 8 В	Вариант 6 R1 = 4 кОм, R1 = 1,6 кОм, R3 =6 кОм, E = 10 В, J = 4 мА
Вариант 7 R1 = 5 Ом, R2 = R3 = 10 Ом, E1 = 10 В, E2 = 20 В, J = 10 мА	Вариант 8 R2 = 4 Ом, R3 = 8 Ом, E1 = 8 В, E2 = 4 В	Вариант 9 R1 = 8 кОм, R2 = 10 кОм, R3 =4 кОм, E = 12 В, J = 8 мА
Вариант 10 R1 =4 Ом, R2 =5 Ом, R3 =8 Ом E1 = 10 Ом, E2 = 8 В, J = 2 А	Вариант 11 R1 = 10 кОм, R2 = 20 кОм, R3 =15 кОм, E1 = E2 =10 В, Е3 = 15 В	Вариант 12 R1 = 8 Ом, R2 =2 Ом, R3 = 4 Ом, E1 = 12 В, E2 = 8 В
Вариант 13 R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 4 Ом, E = 4 В, J = 2 А	Вариант 14 R1 =1 Ом, R2 =4 Ом, R3 =2 Ом E1 = 15 В, E2 = 10 В, J = 5 А	Вариант 15 R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом R3 = 2 Ом, E1 = 4 В, E2 = 8 В
Вариант 16 R1 = 2 кОм, R2 = R3 = 4 кОм, E = 12 В, J = 4 мА.	Вариант 17 R1 = 10 кОм, R2 = 20 кОм, R3 = 5кОм E1 = 40 В, E2 = 20 В, J = 5 мА	Вариант 18 R2 = 5 Ом, R3 = 10 Ом, E1 = 20 В, E2 = 10 В
Вариант 19 R1 = 30 кОм, R2 = 10 кОм, R3 = 20 кОм, E = 15 В, J=1 мА	Вариант 20 R1 = 1 Ом, R2 = R3 = 2 Ом, E1 = 2 В, E2 = 4 В, J = 2 А	Вариант 21 R1 =3 Ом, R2 =2 Ом, R3 =1 Ом E1 = E2 = 12 В, J = 5 А

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему в соответствии с индивидуальным заданием. В каждую ветвь включить амперметр. Между двумя узлами подключить вольтметр. Пример схемы показан на рисунке 2.1.

Замечения:

а) В разных версиях программы элементы могут на схеме изображаться по-разному – например резистор R – в виде, показанном на рисунке ниже.

б) Полярность подключения измерительных приборов – более жирная линия – со стороны «минус», обычная – со стороны «плюс». Например, в указанном ниже примере схемы все приборы подключены – «+» сверху, «-» снизу.

в) Для повышения точности измерений измерительных приборов, можно изменить их сопротивления, сделав их ближе к идеальным. По умолчанию внутреннее сопротивление амперметра равно 1 мОм (можно установить 1 мкОм)

Рисунок 2.1 – Пример собранной схемы к работе N 1

3.Установить амперметры и вольтметры в режим измерения постоянного тока (DC).

4. Включить схему. Записать показания приборов – токи и напряжения.

5. Произвести расчёт параметров схемы:

- токов в ветвях;

- напряжения между узлами.

Сравнить рассчитанные значения с измеренными.

Содержание отчёта

В отчёте должны быть представлены:

- схема цепи, параметры элементов;

- результаты измеренных токов и напряжений;

- теоретический расчёт токов и напряжений схемы.

Контрольные вопросы

- Основные параметры постоянного тока;

- закон Ома, сопротивление, формулы;

- соединение сопротивлений, эквивалентное преобразование цепи;

- законы Кирхгофа, правила расчёта цепей при помощи законов Кирхгофа;

- работа и мощность в цепях постоянного тока.

Лабораторная работа N 2. «Линейные цепи переменного тока»

Подготовка к выполнению работы

В данной работе исследуется простая цепь переменного тока. 4 варианта схем показаны ниже.

Варианты схем:

Схема 1	Схема 2
Схема 3	Схема 4

Во всех вариантах использовать источник переменной ЭДС 12 В частотой 50 Гц.

Варианты заданий:

Номер варианта	Параметры элементов	Номер варианта схемы
	R = 1 МОм С = 1 нФ
	R = 5 Ом L = 5 мГн
	R = 10 Ом L = 10 мГн
	R = 400 кОм С = 5 нФ
	R = 100 кОм С = 20 нФ
	R = 20 Ом L = 50 мГн
	R = 50 Ом L = 100 мГн
	R = 50 кОм С = 100 нФ
	R = 10 кОм С = 0,5 мкФ
	R = 100 Ом L = 200 мГн
	R = 200 Ом L = 0,5 Гн
	R = 3 кОм С = 1 мкФ
	R = 500 Ом С = 10 мкФ
	R = 500 Ом L = 0,8 Гн
	R = 1 кОм L = 1 Гн
	R = 200 Ом С = 50 мкФ
	R = 150 Ом С = 100 мкФ
	R = 1,5 кОм L = 2 Гн
	R = 2 кОм L = 5 Гн
	R = 100 Ом С = 200 мкФ

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему в соответствии с индивидуальным заданием. В каждую ветвь включить амперметр. При последовательном соединении – к каждому элементу подключить вольтметр.

Примеры схемы показаны на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Примеры собранных схем к лабораторной работе N 2

Замечения:

а) В разных версиях программы элементы могут на схеме изображаться по-разному – например резистор R – в виде, показанном на рисунке.

б) Подключение общего провода («земли») является обязательным в любой схеме, хотя, казалось бы, из данной схемы это не прямо следует. Если «землю» не подключить, схема может работать некорректно.

2. Для повышения точности измерений измерительных приборов, можно изменить их сопротивления, сделав их ближе к идеальным. По умолчанию внутреннее сопротивление амперметра равно 1 мОм (можно установить 1 мкОм), сопротивление вольтметра по умолчанию 1 МОм (можно установить больше – например 100 МОм).

Заметим, что программа не позволяет установить идеальные значения – для амперметра это – нулевое сопротивление.

3.Установить амперметры и вольтметры в режим измерения переменного тока (АC).

4. Включить схему. Записать показания приборов – токи и напряжения.

5. Произвести расчёт параметров схемы:

- угловую частоту ω;

- реактивное сопротивление Х;

- полное сопротивление Z;

- угол сдвига фаз φ;

- токи в ветвях – действующие значения;

- напряжения на элементах (при последовательном соединении).

Сравнить рассчитанные значения с измеренными.

Содержание отчёта

В отчёте должны быть представлены:

- схема цепи, параметры элементов;

- результаты измеренных токов и напряжений;

- теоретический расчёт сопротивлений, токов и напряжений схемы.

- векторная диаграмма токов и напряжений.

Контрольные вопросы

- Основные параметры переменного тока;

- активные и реактивные сопротивления, формулы;

- угол сдвига фаз между напряжением и током;

- виды мощности в цепях переменного тока.