Цель работы.
На основании экспериментальных данных проверить выполнение законов Кирхгофа и метода наложения, используя среду аналогового и цифрового моделирования электрических и электронных цепей MicroCap 9.0.
Порядок выполнения работы.
1) Запустить программный комплекс MicroCap 9.0.
2) Собрать схему A, представленную на рисунке 2.1. (Настройте цвета проводников и компонентов схемы согласно рисунку 2.1. Для этого вызовите меню Properties (Свойства) клавиша F10. Во вкладке Color/Font для полей Component и Wire установить цвет – чёрный)
|
| Рисунок 2.1 Схема A |
Схема содержит три резистора R1, R2 и R3. И два идеальных источника напряжения V1 и V2 (компонент – Voltage Source).
3) Задайте величины сопротивления резисторов вашему варианту:
| Последняя цифра номера студенческого удостоверения | R1 | R2 | R3 |
| 100 Ом | 150 Ом | 220 Ом | |
| 100 Ом | 220 Ом | 150 Ом | |
| 150 Ом | 100 Ом | 220 Ом | |
| 150 Ом | 220 Ом | 100 Ом | |
| 220 Ом | 100 Ом | 150 Ом | |
| 220 Ом | 150 Ом | 100 Ом | |
| 100 Ом | 220 Ом | 300 Ом | |
| 100 Ом | 300 Ом | 220 Ом | |
| 220 Ом | 100 Ом | 300 Ом | |
| 220 Ом | 300 Ом | 100 Ом |
Не забываем указать в отчете или на схеме в MicroCap значения сопротивлений резисторов для вашего варианта.
Настройте источники напряжения V1 и V2 следующим способом (рисунок 2.2):
|
| Рисунок 2.2 Настройка источников напряжения |
· В нижней части панели настройки параметров компонента выбрать вкладку None.
· Задать значение амплитуды переменного напряжения AC magnitude равной 0.
· Задать значение постоянного напряжения DC согласно вашему варианту (см. таблицу ниже):
| Последняя цифра номера студенческого удостоверения | V1 | V2 |
| 5 B | 15 В | |
| 6 B | ||
| 7 B | ||
| 8 B | ||
| 9 B | ||
| 10 B | ||
| 11 B | ||
| 12 B | ||
| 13 B | ||
| 14 B |
Не забываем указать в отчете или на схеме в MicroCap значения напряжений источников для вашего варианта.
4) Выполните анализ цепи по постоянному току используя инструмент Analysis-Transient или Alt+1 (рис. 2.3).
|
| Рисунок 2.3 Настройка параметров анализа цепи по постоянному току |
Значение количества исследуемых точек (Number of Points) устанавливаем равное 1. В качестве исследуемых параметров цепи задаем: токи, текущие через все резисторы, падения напряжения на каждом резисторе, напряжения источников. Обеспечиваем вывод указанных параметров цепи в текстовый файл.
5) По результату анализа заполняем следующую таблицу:
| V(V1) | V(V2) | I(R1) | I(R2) | I(R3) | V(R1) | V(R2) | V(R3) |
| 15 В |
6) Собрать схему Б, представленную на рисунке 2.5. (Исключив из схемы А источник V2)
|
| Рисунок 2.4 Схема Б |
Повторите действия по анализу данной схемы аналогично схеме А. Пункты 4 и 5.
7) Собрать схему В, представленную на рисунке 2.5. (Исключив из схемы А источник V1)
|
| Рисунок 2.5 Схема В |
Повторите действия по анализу данной схемы аналогично схеме А и Б. Пункты 4 и 5.
8) На основании экспериментальных данных, полученных при выполнении расчета параметров следующих схем:
| 
| 
|
| Схема A | Схема Б | Схема В |
| Рисунок 2.6 |
Проверить выполнение законов Кирхгофа выполнив следующие задания:
1. Просуммировать значения токов полученных при исследовании схем А, Б и В. По первому закону Кирхгофа сумма сходящихся токов в точке (узле) должна дать нулевой результат. Проверить это. Формулировка первого закона Кирхгофа: «Алгебраическая сумма мгновенных значений токов, сходящихся в узле, равна нулю. Одно из направлений токов при этом (например, к узлу) считается положительным.»
2. Рассчитать напряжения на резистивных элементах и сумму ЭДС в левом (1) и правом (2) контурах для всех трех схем (рисунок 2.7).
  
|   
|  
| ||||||||||||
| Схема A | Схема Б | Схема В | ||||||||||||
| Рисунок 2.7 |
Убедиться, что второй закон Кирхгофа выполняется. Формулировка второго закона Кирхгофа: «В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на пассивных элементах.»
3. Проверить выполнение метода/принципа наложения.