Лабораторная работа № 3
Исследование электрического состояния цепей с линейными пассивными элементами при постоянном напряжении
Цель работы: проанализировать принцип работы электрической цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении токоприемников и на практике подтвердить полученные сведения.
Исходные данные:
Е =170В;
R1=110Ом;
R2=85Ом;
R3=60Ом.
Содержание работы:
1. Собрать схемы: неразветвленной электрической цепи, разветвленной электрической цепи и смешанного типа;
2. Провести вычисления косвенным и прямым способом значений напряжения и токов при включении его в сеть постоянного напряжения. Рассчитать мощность, потребляемую реостатом;
3. По экспериментальным данным проверить баланс мощностей.
Указания по выполнению работы
Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать схемы разветвленной и неразветвленной электрических цепей, а также схему смешанного соединения пассивных элементов в соответствии с приведенными схемами (рис.3.1, 3.2, 3.3).
Значения источников напряжений и сопротивления выбираются самостоятельно. Рекомендуемый интервал: напряжение источника – 100…1000 В, сопротивление реостата – 50…500 Ом.
После составления цепи и предварительному опробованию приступают к непосредственному проведению опытов. Результаты прямого измерения тока и напряжения, а также вычисленные косвенным путем значения заносятся в таблицы 3.1, 3.2, 3.3.
Таблица 3.1 – Результаты измерений и расчетов неразветвленной цепи
| Установлено | Метод | Полученные значения | ||||||||
| Е | I | R1 | R2 | R3 | U1 | U2 | U3 | Rэкв | P | |
| 0,66 | прямой | 73,33 | 56,67 | 257,58 | 112,2 | |||||
| 0,66 | косвенный | 72,6 | 56,1 | 39,6 | 111,09 |
Таблица 3.2 – Результаты измерений и расчетов разветвленной цепи
| Установлено | Метод | Полученные значения | ||||||||
| Е | I | R1 | R2 | R3 | I1 | I2 | I3 | Rэкв | P | |
| 6,379 | прямой | 1,545 | 2,833 | 26,65 | 1084,43 | |||||
| 6,379 | косвенный | 1,545 | 2,833 | 26,65 | 1084,12 |
Таблица 3.3 – Результаты измерений и расчетов цепи смешанного соединения пассивных элементов
| Установлено | Метод | Полученные значения | |||||||||
| Е | I1 | R1 | R2 | R3 | I2 | I3 | U1 | U2 | U3 | Rэкв | P |
| 1,171 | прям. | 0,485 | 0,687 | 128,8 | 41,19 | 145,17 | 199,07 | ||||
| 1,171 | косв. | 0,485 | 0,687 | 128,8 | 41,19 | 145,17 |
При косвенном определении тока и напряжения в цепи используется закон Ома:
.
Эквивалентное сопротивление цепи находится по формуле 
.
Мощность в цепи определяется как произведение I и U, т.е. 
.
Результаты опытной проверки баланса мощностей представляются в табличной форме для каждой цепи (таблица 3.4), в которой:
- мощность, вырабатываемая источником питания;
- мощность, потребляемая нагрузкой;
- относительная погрешность при проверке баланса мощностей.
Таблица 3.4 – Опытная проверка баланса мощностей
| Цепь | 
| 
|  , %
|
| неразветвленная | 112,2 | 111,09 | 0,9 |
| разветвленная | 1084,43 | 1084,12 | 0,02 |
| смешанная | 199,07 | 0,04 |
Ход работы в EWB:
Рисунок 3.4 – Схема разветвленной цепи
Рисунок 3.5 – Схема неразветвленной цепи
Рисунок 3.6 – Схема смешанной цепи
Вывод: В данной лабораторной работе я проанализировала принцип работы электрической цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении токоприемников и на практике подтвердила полученные сведения.
Контрольные вопросы
1. Что понимается под балансом мощностей цепи?
2. Написать формулы для нахождения сопротивления при последовательном, параллельном и смешанном соединении.
3. Как можно определить напряжение на одном из двух последовательно включенных резисторов, если известно напряжение на другом резисторе и общее напряжение?
4. Как измениться общий ток в цепи с параллельным соединением трех резисторов, если ток в одном резисторе уменьшится в два раза?