Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения

Принципиальная схема лабораторного макета подключенного к NI ELVIS показана на рис.2.1.

Рис.2.1. Принципиальная электрическая схема лабораторного макета, подключенного к NI ELVIS

Для сборки лабораторной установки необходимо установить обозначенные выводы макета в соответствующие гнезда платы NI ELVIS. На рис.2.2. показан лабораторный макет, подключенный к NI ELVIS.

Рис.2.2. Подключение макета к плате NI ELVIS

Необходимое положение переключателей, а так же схема, соответствующая каждому положению переключателей, отображаются в окне программы.

Задание 1. Эквивалентное преобразование последовательного и параллельного соединения резисторов одним.

1.1. Эквивалентные преобразования при последовательном соединении.

Измерения производятся на схеме, приведенной на рис. 2.3а.

Замечание: на печатной плате макета нумерация резисторов сквозная по всем заданиям, и поэтому не совпадает с указанной в тексте этого задания.

Запишите в отчет величину последовательно соединенных сопротивлений R1=_____ и R2=_____.

Рис.2.3.а

Измерьте сопротивление между точками "1" и "2" . Для этого замкните перемычку SA1.1. Запишите его в отчет R изм=____.

Примечание: положение включенного состояния переключателя зависит от его конструкции. На макетах установлены переключатели с движками сбоку. В этих переключателях положение "включено" устанавливается передвижением движка вниз. В переключателях с движком сверху, включение достигается передвижением движка вверх. В окне программы указан вариант переключателя с движком сверху.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление Rэкв для схемы на рис. 2.3а относительно точек "1" и "2" и запишите его в отчет Rэкв. расч=____ .

Проведите измерения согласно схеме, в которой два последовательных резистора R1 и R2 заменены эквивалентным резистором Rэкв (рис. 2.3б.).

Для измерения замкните перемычку SA1.3.

Проверьте условие эквивалентности схем, т.е . R изм= Rэкв. изм .

Рис.2.3.б

1.2. Эквивалентные преобразования при параллельном соединении.

Измерения производятся на схеме, приведенной на рис. 2.4а. Запишите в отчет величину параллельно соединенных сопротивлений R1=_____ и R2=_____.

Рис.2.4.а

Измерьте сопротивление относительно зажима "1" и "2" . Для этого замкните перемычку SA1.2. Запишите его в отчет R изм=____.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление Rэкв для схемы на рис. 2.4а относительно точек "1" и "2" и запишите его в отчет Rэкв. расч=____ .

Проведите измерения согласно схеме, в которой два параллельных резистора R1 и R2 заменены эквивалентным резистором Rэкв (рис. 2.4б.).

Измерьте сопротивление относительно точек "1" и "2". Для этого замкните перемычку SA1.3.

Запишите его в отчет Rэкв. изм=____.

Проверьте условие эквивалентности схем, т.е . Rаб изм= Rэкв. изм .

Рис.2.4б

Задание 2.Эквивалентные преобразования при смешанном соединении резисторов

2.1. Измерения производятся на схеме, приведенной на рис. 2.5а. Запишите в отчет величину сопротивлений R1=_____ , R2=_____, R3=_____, R4=_____ .

Рис.2.5а

Измерьте сопротивление относительно зажима "1" и "2"

Для этого замкните перемычку SA1.4.

Запишите его в отчет R изм=____.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление Rэкв для схемы на рис. 2.5а относительно точек "1" и "2" и запишите его в отчет Rэкв. расч=____ .

2.2. Проведите измерения согласно схеме, в которой соединение резисторов R1, R2, R3, R4 заменены эквивалентным резистором Rэкв (рис. 2.5б.).

Измерьте сопротивление относительно точек "1" и "2".Для этого замкните перемычку SA1.3.

Запишите его в отчет Rэкв. изм=____.

Проверьте условие эквивалентности схем, т.е . Rаб изм= Rэкв. изм .

Рис. 2.5б

Задание 3.Эквивалентные преобразования сопротивлений соединенных треугольником в звезду и наоборот

3.1. Измерить токи I1, I2, I3 в схеме соединения резисторов звездой (рис.2.6а). Результаты записать в отчет в табл. 3.1.

3.2. Рассчитать сопротивления эквивалентного треугольника R₁₂, R₂₃, R₃₁

Рис. 2.6а. Схема соединения сопротивлений треугольником

3.3. Измерить токи I1, I2, I3 в схеме соединения резисторов треугольником (рис.2.6б.) Результаты записать в отчет, в табл. 2.1.

3.4. Сопоставить результаты измерения токов в обеих схемах и убедиться в эквивалентности преобразований.

Рис. 2.6б. Схема соединения сопротивлений треугольником

Таблица 2.1.

R1 Υ	R2 Υ	R3 Υ	I1 Υ	I2 Υ	I3 Υ	R12 Δ	R23 Δ	R31 Δ	I1 Δ	I2 Δ	I3 Δ

ТРЕБОВАНИЯ к отчету

Отчет о работе составляется каждым студентом на двойном тетрадном листе в клеточку и должен содержать:

Заголовок: название и номер работы, № группы, ФИО.

Цель работы.

Названия заданий к экспериментальным исследованиям

Схемы исследуемых цепей.

Результаты экспериментальных измерений и теоретических расчетов. Временные диаграммы и графики, построенные по результатам измерений и расчетов с указанием масштабов и единиц измерения по осям.

Выводы и сопоставление результатов измерений и расчетов.

Контрольные вопросы

1. Какие виды преобразований сопротивлений вы знаете?

2. Что понимается под термином «эквивалентное преобразование»?

3. Дано n последовательно соединенных сопротивлений. Запишите формулу для их эквивалентного сопротивления.

4. Дано n последовательно соединенных сопротивлений. Запишите формулу для их эквивалентной проводимости.

5. Дано n параллельно соединенных сопротивлений. Запишите формулу для их эквивалентного сопротивления.

6. Дано n параллельно соединенных сопротивлений. Запишите формулу для их эквивалентной проводимости.

7. Для схемы (рис.1.4а) найти напряжения , если I₁=I₂=5A, I₃=10A, R₁=R₂=R₃=99 Ом.

8. Для схемы (рис.1.4б) дано R₁=R₂=R₃=20 Ом, I₁=I₂=5A. Определить токи эквивалентного треугольника.

9. Как измерить сопротивление с помощью амперметра и вольтметра?

10. Как измерить сопротивление цепь с помощью тестера?

Литература

1. Бутырин П.А., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н. Электротехника. – М.: Academia, 2006, 272с.

2. Евдокимов Ф.Е. Обшая электротехника.Учебник для СПО.-М.: Высшая школа, 2004, 367 с.

3. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники: Учебник для СПО. - Инфра-М, ИД ФОРУМ, 2008 г.

4. Немцов М.В., Немцова М.Л Электротехника и электроника: Учебник для СПО. М., Академия, 2007г. - 358с.

5. Касаткин А.С. Немцов М.В. Электротехника. Учебник для ВПО. М., Академия, 2007г. – 544с.