Проведение эксперимента и обработка данных. 1 Собрать электрическую цепь (рис.11) на наборном поле стенда из трех предложенных преподавателем резисторов

1 Собрать электрическую цепь (рис.11) на наборном поле стенда из трех предложенных преподавателем резисторов. При монтаже предусмотреть возможность измерения тока в цепи амперметром и напряжения на участках цепи.

Рисунок 11 – Последовательное соединение приемников постоянного тока

2 Произвести измерения и результаты занести в таблицу 4 для двух значений напряжений: U= 25 В и U= 20 В.

Таблица 4 – Результаты измерений

№

Измерено

Вычислено

U, В

I, А

U1, В

U2 В

U3 В

R Ом

R1 Ом

R2 Ом

R3 Ом

Р Вт

Р1 Вт

Р2 Вт

Р3 Вт

3 Вычислить полное сопротивление цепи R = и сопротивление участков R_i = . Сравнить сумму сопротивлений участков с сопротивлением всей цепи. Вычислить мощность, потребляемую цепью, Р=U·I, и мощности отдельных участков Р_i=I²_i·R_i=U_i·I. Сравнить мощность, отдаваемую источником, с суммой мощностей на участках цепи.

4 Построить потенциальную диаграмму для одного из опытов.

5 Исследовать цепь с параллельным соединением приемников, для чего собрать цепь, как показано на рисунке 12. Резисторы, используемые в цепи, взять в соответствии с указа­ниями преподавателя, а в целях сокращения числа электроизмерительных при­боров в местах включения амперметра включить заглушку.

Рисунок 12 – Цепь с параллельным соединением приемников

При двух значениях напряжения источника произвести измерения и занести их в таблицу 5.

Таблица 5 – Таблица измерений

№

Измерено

Вычислено

U, В

I, А

I1, А

I2, А

I3, А

R, Ом

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

ΣI, А

RЭ, Ом

Рист, Вт

ΣР, Вт

Определить эквивалентное сопротивление цепи R_Э = и сопротивление ветвей

R_i = (2.12)

Вычислить расчетное эквивалентное сопротивление

R_Э = , (2.13)

мощность источника Р_ист =U I и потребляемую приемниками мощность

. (2.14)

Сравнить величины ∑I = I₁+I₂+I₃, R и R_Э, Р_ист и ∑Р.

6 Исследовать цепь со смешанным соединением приемников. Собрать электрическую цепь (рис.13). При монтаже предусмотреть возможность измерения тока в вет­вях цепи и напряжения на ее участках. При двух напряжениях источ­ника произвести измере­ния и результаты занес­ти в таблицу 6.

Рисунок 13 – Цепь со смешанным соединением приемников

Таблица 6 – Результаты измерений

№

Измерено

Вычислено

U, В

U1, В

U23, В

I1, А

I2, А

I3, А

R, Ом

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

RЭ, Ом

I2+I3, А

Рист, Вт

ΣР, Вт

Определить эквивалентное сопротивление цепи R_Э = и сопротивления ветвей R₁, R₂, R₃. Вычислить расчетное эквивалент­ное сопротивление цепи, мощность источника и потребляемую мощность приемниками цепи.

Записать необходимое количество уравнений по законам Кирхгофа для исследуемой цепи. Нарисовать граф и дерево графа цепи со смешанным соединением приемников.

7 Сделать выводы по работе, обратив внимание на особенности параллельного и последовательного соединения и конфигурации этих цепей.

Контрольные вопросы

1 Как определяется эквивалентное сопротивление цепи при последовательном, параллельном и смешанном включении приемников?

2 Какими особенностями обладает цепь с последовательным включением приемников? С параллельным включением приемников?

3 Как вы понимаете уравнение баланса мощности электрической цепи?

4 Дайте формулировки 1-го и 2-го законов Кирхгофа.

5 Как составить уравнения по законам Кирхгофа?

6 Что такое независимый контур? Как определить независимые контуры в расчетной цепи?

7 Что такое граф дерева? Корень дерева графа? Хорда? Для чего используют метод графов?

8 Назовите примеры из практики с последовательным и параллельным соединениями элементов в электрических устройствах и системах.

Литература

1 Рибалко, М. П. Теоретичні основи електротехніки. Лінійні електричні кола : підручник / М. П. Рибалко, В. О. Єсауленко, В.І. Костенко. – Донецьк : Новий світ, 2003. – C.13-19.

2 Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи : учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М. : Гардарики, 2002. – С.35-45. – ISBN 5-8297-0026-3.

Лабораторная работа 2