ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ
Порядок выполнения работы
Исследовать электрическую схему, изображенную на рис.1.2, параметры элементов которой подобраны компьютером по Вашему варианту:
1. В рабочем режиме с помощью амперметров А1-А3 измерить токи I 1, I 2, I 3, а с помощью вольтметра V измерить напряжения U 16 U 12 U 23 U 34 U 45 U 56 U 25 исследуемой схемы. Результаты измерений занести в табл. 1.1.
Измерение напряжений производится следующим образом. Сначала с помощью указателя мыши выбирают точку, к которой нужно подключить положительный вывод вольтметра. При этом выбранная точка выделяется красным цветом. Затем следует щелкнуть левой клавишей мыши и выбранная точка соединится красным проводом с «+» вольтметра. Вторая выделенная синим цветом точка после щелчка мышью будет соединится синим проводом с отрицательным зажимом вольтметра, т.е. с зажимом «-». Например, для измерения напряжения U 12 следует сначала выделить точку 1 и щелкнуть мышью, а затем точку 2 и также щелкнуть мышью. Точка 1 будет соединена с «+» вольтметра, а точка 2 с «-» вольтметра. Если потенциал точки 1 будет выше чем потенциал точки 2, то показания вольтметра будут со знаком плюс, а если потенциал точки 1 будет меньше потенциала толчки 2, то показания вольтметра будут со знаком минус.
|
Рис.1.2. Вид электрической схемы исследуемой цепи в программе ВЭЛ. 2. Измерить ЭДС источников питания Е 1 и Е 2. Измерения следует проводить в режиме холостого хода. Данные измерений также записать в табл.1.1.
Таблица 1.1
| Е 1 | Е 2 | I 1 | I 2 | I 3 | U 16 | U 12 | U 23 | U 34 | U 45 | U 56 | U 25 |
| В | В | А | А | А | В | В | В | В | В | В | В |
| 2,18 | -1.3 | 3.48 | 97.82 | 23.94 | -15.56 | 58.06 | -7.78 | 39.17 | 34.72 |
3. Принять за ноль потенциал точки, заданной преподавателем и измерить потенциалы всех точек. При измерении потенциалов отрицательный вывод вольтметра соединяется с точкой, потенциал которой принят за ноль. Положительный вывод вольтметра соединяют с точкой, в которой измеряют потенциал. Значения потенциалов следует записывать с учетом знака. Результаты измерений занести в табл. 1.2.
Таблица 1.2
| j1 | j2 | j3 | j4 | j5 | j6 |
| В | В | В | В | В | В |
| -58.66 | -34.72 | -50.28 | 7.78 | 39.17 |
4. Вычислить:
а) внутренние сопротивления источников питания r 1 и r 2 по формулам, выражающим закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС:
; 
.
б) сопротивления R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 по формулам, выражающим закон Ома для участка цепи, не содержащего ЭДС:
R 1 = U12 / I 1; R 2 = U23 / I 2; R 3 = U25 / I 3 и т. д. Результаты занести сначала для проверки в табл. 1.3 в компьютере (вызвав ее из меню), а затем в такую же таблицу в отчете;
Таблица 1.3
| r 1 | r 2 | R 1 | R 2 | R 3 | R 4 | R 5 |
| Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом |
| 1.49 | 10.98 | 11.96 | 9.97 | 5.98 | 17.96 |
в) потенциалы точек цепи относительно точки, потенциал которой принят за ноль.
5.Начертить потенциальную диаграмму для внешнего контура, содержащего два источника ЭДС. При построении потенциальной диаграммы по оси абсцисс откладывают нарастающим итогом величины сопротивлений всех резисторов, входящих в контур, а по оси ординат - потенциалы точек схемы, принадлежащих соответствующим резисторам.
6. Составить систему уравнений по законам Кирхгофа для исследуемой цепи, подставив в эти уравнения вместо сопротивлений и ЭДС их величины. Решить полученную систему и сравнить расчетные токи с измеренными ранее в лабораторной работе.
7. Проверить баланс мощностей по равенству (1.8)
8. Сделать вывод по результатам проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Сформулировать закон Ома для участка цепи.
2. Сформулировать первый и второй законы Кирхгофа.
3. Сколько независимых уравнений можно составить для исследуемой цепи по первому закону Кирхгофа?
4. Как определить общее сопротивление цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении приемников?
5. Чему равна общая ЭДС при последовательном включении источников энергии?
6. Как построить потенциальную диаграмму?
7. Как по потенциальной диаграмме определить ток в ветви?
8. Как по потенциальной диаграмме определить направление тока (на данном участке цепи)?
9. Для разветвленной электрической цепи (рис.1.3) дано: I 2=10 A, I3 =5 A, R1 =3 Ом, R2 =5 Ом, r =1 Ом. Чему равна ЭДС Е?
|
Рис.1.3. Разветвленная электрическая цепь с одним источником ЭДС.
10. Для разветвленной электрической цепи (рис.1.3) дано: Е = 140 В, r =2 Ом, R1 =4 Ом, R2 =5 Ом, R3 =10 Ом. Чему равен ток I1?
11. Для разветвленной электрической цепи (рис.1.4) дано: R1=4 Ом, r1=2 Ом, R2=8 Ом, R3= 4 Ом, E2=150 В, r2=1 Ом, I1=5А, I2= 10 А. Найти величину ЭДС Е1.
|
Рис.1.4. Разветвленная электрическая цепь с двумя источниками ЭДС.