Практическое занятие №4
Цель: рассчитать эквивалентное сопротивление цепи в рабочем режиме и при коротком замыкании одного из резисторов.
Оборудование: методические указания, микрокалькулятор, линейка.
Краткие теоретические сведения
Сопротивления в электрических цепях постоянного тока чаще всего могут быть соединены последовательно, параллельно или смешанно. Расчет цепи сводится к определению эквивалентного сопротивления цепи, величине тока на сопротивлениях.
Эквивалентное сопротивление цепи определяют методом «свертывания» или преобразования цепи.
При расчете необходимо использовать формулы определения эквивалентного сопротивления при различных способах соединения.
Последовательным является соединение, при котором к концу одного потребителя присоединяется начало другого, к концу второго – начало третьего и т.д. и при этом образуется неразветвленная цепь. Узлы в цепи последовательного соединения отсутствуют.
 |
Рисунок 4.1 – Схема цепи последовательного соединения
Для последовательного соединения характерно то, что по всем потребителям проходит одинаковый ток, т.е.
I1=I2=I3=IОБЩ (4.1)
Напряжения на потребителях распределяются пропорционально величине сопротивления, т.е. чем больше сопротивление потребителя, тем больше падение напряжения на нём. Общее напряжение цепи определяется суммой падений напряжений на каждом сопротивлении
(4.2)
Эквивалентное сопротивление цепи увеличивается с числом последовательно соединенных потребителей и определяется по формуле
(4.3)
Параллельным является соединение, при котором все потребители включаются между двумя точками электрической цепи, образую ветви (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 – Схема цепи последовательного соединения
При параллельном соединении ко всем потребителям приложено одинаковое напряжение
U1=U2=U3=UОБЩ (4.4)
Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально величине сопротивления потребителей, т.е. чем больше сопротивление потребителя, тем меньше величина тока в нём. Ток в неразветвленной части цепи определяется по первому закону Кирхгофа
(4.5)
Эквивалентное сопротивление цепи уменьшается с числом параллельно соединенных потребителей и определяется по формуле
(4.6 )
Для определения эквивалентного сопротивления цепи смешанного соединения используют метод «преобразования».
Порядок выполнения расчета
1 Выписать исходные данные (таблица 4.1) и вычертить схему цепи согласно варианту (рисунок 4.1 - 4.6).
2 Рассчитать эквивалентное сопротивление цепи, используя метод преобразования и законы последовательного и параллельного соединения.
3 Определить величину тока каждого резистора, учитывая распределение тока и напряжения при последовательном и параллельном соединениях.
4 Определить эквивалентное сопротивление цепи при коротком замыкании одного из резисторов. Для этого необходимо выяснить путь прохождения тока при замыкании и составить новую схему цепи. Методом «свертывания» рассчитать эквивалентное сопротивление цепи при коротком замыкании.
5 Сравнить величину эквивалентного сопротивления цепи в рабочем и аварийном режимах.
Таблица 4.1 – Исходные данные для расчета
| Вариант | Номер рисунка | U | Замкнуть накоротко | Сопротивление резисторов, Ом | ||||
| В | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | |||
| 4.1 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 | ||||||||
| 4.2 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 | ||||||||
| 4.3 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 | ||||||||
| 4.4 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 | ||||||||
| 4.5 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 | ||||||||
| 4.6 | R1 | |||||||
| R2 | ||||||||
| R3 | ||||||||
| R4 | ||||||||
| R5 |
 | |||
 | |||
Рисунок 4.1 Рисунок 4.2
| |||||
 | |||||
 | |||||
Рисунок 4.3 Рисунок 4.4
 | |||
 | |||
Рисунок 4.5 Рисунок 4.6
Содержание отчета
1 Тема и цель занятия.
2 Исходные данные для расчета.
3 Схема электрической цепи смешанного соединения согласно варианту.
4 Расчет эквивалентного сопротивления цепи.
5 Расчет токов резисторов.
6 Расчет эквивалентного сопротивления цепи при коротком замыкании одного резистора.
7 Вывод по результатам расчета.
Контрольные вопросы
1 Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.
2 Поясните, как влияет короткое замыкание одного из резисторов в цепи последовательного и параллельного соединения на величину общего сопротивления цепи?