Исследование сложной электрической цепи постоянного тока

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Для измерения потенциалов и напряжений используется цифровой комбинированный прибор (Щ4300). Значения Е₁, Е₂ берутся из табл.6.

1. Включить источник E₁ и в режиме холостого хода (без нагрузки) установить заданную ЭДС. Аналогично поступит с источником E_2.

2. Собрать цепь по схеме (рис. 5), где А₁, А₂, А₃ - амперметры магнитоэлектрической системы (М235); Е₁ и Е₂ - источники напряжения (Б5-46); R₁ - R₅ - колонка с резистивными элементами (№ колонки соответствует номеру бригады).

3. Включить источники и произвести измерения токов и падений напряжения на отдельных участках цепи.

Для повышения точности эксперимента необходимо измерения проводить строго между указанными точками схемы (А - это + E₁, K- это "выход" R₁, Д - это - E₂, Г - это + E₂, В - это клемма амперметра A₃, Б - это - E₁). Такие измерения позволят учесть падения напряжения на сопротивлениях проводов, амперметрах и соединительных контактах. Результаты занести в табл.7.

4. Проверить соблюдение первого закона Кирхгофа, например для узла К и расставить действительные направления токов в ветвях.

- I₁ + I₂ + I₃ = 0.

5. По замеренным напряжениям рассчитать уточненные сопротивления каждого участка ; ; ; ; . Составить систему уравнений по методу законов Кирхгофа. Рассчитать токи и напряжения по уточненным сопротивлениям и сопоставить расчетные величины с данными, полученными в результате опыта. Расчётные величины занести в табл. 7.

Рис. 5

Таблица 6

Номер бригады
E1, B	9,5	9,5	4,5	9,5	9,5	9,5	4,5	8,0
E2, В	2,5	4,5	9,5	3,5	3,5	2,5	9,5	3,0

Таблица 7

Наименование величины	I1, A	I2, A	I3, A	UАК, В	UКВ, В	UВБ, В	UКД, В	UГВ, В
Опытные значения
Расчетные значения

6. Проверить выполнение второго закона Кирхгофа для двух контуров. Например, выберем контур по левому «окну» и обойдём его по часовой стрелке.

U_АК + U_КВ + U_ВБ = E₁.

7. Приняв потенциал точки, указанной в таблице 8, равным нулю (базовый узел), измерить потенциалы всех точек цепи и данные измерения внести в табл. 9

Таблица 8

Номер бригады
Номер базового узла	А	К	Д	Г	В	Б	А	К	Д	Г

Рассчитать потенциалы всех точек схемы при заданном базовом узле и опытные значения сопоставить с расчетными.

По измеренным потенциалам проверить точность измеренных напряжений (табл. 7).

Таблица 9

Потенциалы	, В	, В	, В	, В	, В	, В
Опытные значения
Расчетные значения

8. Проверить соблюдение баланса мощностей.

9. Построить потенциальные диаграммы для контуров АКВБА и КДГВК.

10. На основе метода наложения (суперпозиции) произвести измерения токов и падений напряжений на элементах цепи. Для этого отключить второй источник Е2 (замкнуть его клеммы и измерить все частичные токи и напряжения). Данные занести в табл. 10. Аналогичный опыт провести исключив первый источник Е1. Сравнить полученные результаты с данными табл. 7.

Таблица 10

Измеряемые величины	I1, A	I2, A	I3, A	UАК, В	UКД, В	UГВ, В	UКВ, В	UВБ, В
от E1
от E2
от E1 и E2

11. Сделать выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1.Дайте определение признакам последовательного и параллельного соединения.

2. Дайте определение цепи, ветви, узла, контура.

3. Дайте определение тока, напряжения, потенциала.

4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

5. Сформулируйте законы Кирхгофа.

6. Объясните физический смысл законов Кирхгофа.

7. Сколько правильных потенциальных диаграмм можно построить для одного контура?

8. Какую зависимость представляет потенциальная диаграмма?

9. Как по потенциальной диаграмме определить направление тока между двумя соседними точками диаграммы?

10.Чем определяется угол наклона участка потенциальной диаграммы относительно оси абсцисс.

11. Пояснить, в чем заключается метод наложения (суперпозиции).

12. Дайте определение эквивалентному и входному сопротивлениям.

13. Объяснит, как по потенциальной диаграмме определить падение напряжения на участке цепи.

14.Объяснить, как исключается источник ЭДС и источник тока из схемы, при определении входного сопротивления.

15.По построенной потенциальной диаграмме определить ток второй ветви.

16.Дать определение идеальному и реальному источнику ЭДС.

17.Дать определение идеальному и реальному источнику тока.

Список литературы

1. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов. – В 3-х т. – М.; СПб: Питер, 2006. Стр 129-132, 142-163, 231-267.

2. Сборник задач по теоретическим основам электротехники / Под ред. П.А. Бутырина. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. стр. 9-20

3. Киреев К.В., Мякишев В.М. Теоретические основы электротехники: учебное пособие. – Ч. 1, 2. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. Стр 6-46

4. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетуших, и др. Основы теории цепей: учебник.-М.; «Энергия», 1975. Стр 11-67

5. Атабеков Г.И. Основы теории цепей: учебник. – М.; СПб.: Лань, 2006. Стр 19-50

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы - экспериментально проверить основные теоретические положения, характеризующие резонансные явления в линейных электри­ческих цепях при последовательном соединении резистора, катушки индуктивности и ёмкости.