Лабораторная работа по ТОЭ Расчет переходных процессов Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме Некорректная коммутация Частотный метод расчета переходных процессов Использование программы Mathcad

Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения

задание 1. Экспериментально проверить выполнение законов Ома

Собрать схему, приведенную на рис. 2.1. Все амперметры и вольтметры поставить в режим измерения постоянного тока (режим DC). Включить питание.

Рис.2.1.  Схема проверки закона Ома

1.1. Проверка выполнения закона Ома для участка цепи, не содержащего источников ЭДС (для пассивного участка цепи).

Нарисовать в отчет участок цепи сd с сопротивлением R2 (аналогично с рис. 1.3а).

Измерить напряжение на резисторе R2 c помощью вольтметра V2 и записать результат в отчет  Ucd=φc – φd = _____.

По закону Ома для пассивного участка цепи, зная R2 и Ucd, рассчитать ток через резистор R2 ( I= Ucd /R2) и результат расчета записать в отчет Iр= _____.

Измерить ток через резисторе R3 c помощью амперметра А1 и записать результат эксперимента в отчет Iэ = _____.

Сравнить результат измерения и расчета и убедиться в выполнении закона Ома.

1.2. Проверка выполнения обобщенного закона Ома для участка цепи, содержащего источники ЭДС.

Нарисовать в отчет участок цепи cda с сопротивлением R2 и источником ЭДС Е2 (аналогично с рис. 1.3б).

Измерить напряжение Uca= φc – φa с помощью вольтметра V1 и записать результат в отчет Ucа=φc – φа = _____.

По закону Ома для активного участка цепи, зная R2 и Ucа и Е2, рассчитать ток I через резистор R2 и результат расчета записать в отчет Iр= _____.

Измерить ток через резисторе R2 c помощью амперметра А1 и записать результат эксперимента в отчет Iэ = _____.

Сравнить результат измерения и расчета и убедиться в выполнении закона Ома.

1.3. Проверка выполнения закон Ома для полной цепи.

Нарисовать в отчет полный участок цепи (контур) abcda с сопротивлениями R1, R2 и источниками ЭДС Е1 и Е2 (аналогично с рис. 1.3в).

Зная величины Е1, Е2 R1 и R2 по закон Ома для полной цепи, рассчитать ток в одноконтурной цепи и и результат записать в отчет Iр= _____.

Измерить ток в контуре c помощью амперметра А1 и записать результат эксперимента записать в отчет Iэ = _____.

Сравнить результат измерения и расчета и убедиться в выполнении закона Ома.

задание 2. Экспериментально проверить первый закон Кирхгофа для многоконтурной электрической цепи, приведенной на рис 2.2

2.1. Собрать схему, показанную на рис. 2.6. Все амперметры поставить в режим измерения постоянного сигнала (режим DC), включить питание.

Рис. 2.2. Схема для проверки первого и второго законов Кирхгофа.

2.2. Измерить токи во всех ветвях схемы I1=, I2=, I3=, I4= и напряжения U1=, U2=, U3= на пассивных участках цепи. Результаты измерений занести в табл.2.2

Таблица 2.2.

Результаты измерений

Результаты вычислений

I1

(А1)

I2

(А2)

I3

(А3)

 J1

(F4)

 U1

(V1)

 U2 (V2)

 U3

(V3)

Е1

Е2

I1

I2

I3

U1

U2

U3

2.2. Используя параметры элементов схемы (рис.2.2) и результаты измерений падений напряжения на резисторах R1, R2, R3, по закону Ома рассчитать токи (I=U/R) через резисторы R1, R2, R3 и записать в отчет.

2.3. Для любого узла схемы (узла а) составить уравнение по первому закону Кирхгофа, и подставив в него измеренные токи и убедиться в выполнении первого закона Кирхгофа при расчете разветвленной электрической цепи.

Задание 3. Экспериментально проверить второй закон Кирхгофа для электрической цепи, приведенной на рис. 2.2.

3.1. Собрать схему, показанную на рис. 2.8

  3.2. Все вольтметры и амперметр поставить в режим измерения постоянного сигнала (режим DC), включить питание.

3.2. Измерить токи во всех ветвях схемы I1=, I2=, I3= и напряжения U1=, U2=, U3= на пассивных участках цепи. Результаты измерений занести в табл.2.1

3.3. Используя величины измеренных токов и зная сопротивления резисторов по закону Ома, рассчитать падения напряжений на резисторах. (U=IR) и полученные результаты занести табл.2.1.

3.4. Для двух независимых контуров электрической цепи (рис. 2.2) составить уравнения по второму закону Кирхгофа, подставить в него измеренные напряжения и убедиться в выполнении второго закона Кирхгофа.

Задание 4. Построение потенциальной диаграммы.

Для контура  образованного элементами Е1, R1, Е2, R2, считая что потенциал точки а равен нулю φа=0, построить потенциальную диаграмму.

Для построения диаграммы измерить потенциалы узлов: φb, φc, φd, Полученные результаты записать в отчет, в табл.2.2. По данным табл.2.2 построить потенциальную диаграмму.

ЗАДАНИЕ 5. Рассчитать схему электрической цепи (рис.2.2)

Расчетным путем определить токи во всех ветвях схемы, используя первый и второй законы Кирхгофа. Внутреннее сопротивление источников напряжения считать равным нулю, а источника тока бесконечно большим.

Результаты расчета сравнить с результатами эксперимента.

ТРЕБОВАНИЯ к отчету

 Отчет о работе составляется каждым студентом на двойном тетрадном листе в клеточку и должен содержать:

Заголовок: название и номер работы,  № группы, ФИО.

Цель работы.

Названия заданий к экспериментальным исследованиям

 Схемы исследуемых цепей.

 Результаты экспериментальных измерений и теоретических расчетов. Временные диаграммы и графики, построенные по результатам измерений и расчетов с указанием масштабов и единиц измерения по осям..

 Выводы и сопоставление результатов измерений и расчетов.

4. Контрольные вопросы

Сформулируйте законы Кирхгофа.

2. Какие цепи называют разветвленными и неразветвленными?

3. Зависит ли выбор положительного направления напряжения от положительного направления тока?

 4. Почему результаты расчетов электрической цепи не зависят от выбора положительных направлений токов?

Что такое электрический ток?

6. Дайте определение величины (силы) тока.

Дайте определение разности потенциалов (напряжения).

Напишите формулу, связывающую приращение потенциалов и напряжение.

Что такое резистор?

Напишите формулу для сопротивления последовательно соединенных резисторов.

Напишите формулу для сопротивления параллельно соединенных резисторов.

Напишите закон Ома для участка цепи. Сравните его с законом Ома в дифференциальной (локальной) форме.

Запишите закон Ома для неоднородного участка цепи.

Какими характеристиками описывается источник ЭДС?

Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Какое свойство заряда он отражает?

Запишите формулу для первого закона Кирхгофа.

Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

Запишите формулу для второго закона Кирхгофа.

Что такое узел электрической цепи?

Что такое полная электрическая цепь?


Основы электротехники Формы представления синусоидальных напряжений, ЭДС и токов