Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра ОТЦ

Лаборатория 523-534

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ стационарного состояния

линейной электрической ЦЕПИ

Факультет: РЭФ

Группа: РТС9-21

Студентка: Дяглева Марина Ивановна

Преподаватели:

Отметка о защите:

1) Цели работы: 1. Изучить методы экспериментального исследования распределения токов и напряжений резисторов, а также напряжений узлов разветвленной цепи с источниками постоянного напряжения.

2. Ознакомиться с методикой экспериментального определения значений параметров активного двухполюсника.

3. Получить экспериментальное подтверждение принципов суперпозиции (наложения), обратимости (взаимности) и линейности.

2) Объект и средства исследования

На панели (рис. 2.1) имеются пять резисторов R₁…R₅ и два источника питания исследуемой цепи. Тумблер для включения и отключения обоих источников расположен в левом нижнем углу панели. Имеются тумблеры, позволяющие выводить источник из схемы, но сохранять его внутреннее сопротивление (при переключении тумблера сопротивление резистора, включаемого вместо источника питания, равно внутреннему сопротивлению источника). Ток одной из ветвей измеряется миллиамперметром, расположенным на панели. Значения токов остальных ветвей определяются косвенным путем либо цифровым комбинированным прибором. Напряжения элементов цепи и ее узлов, а также сопротивления резисторов цепи измеряются цифровым комбинированным прибором.

3) Порядок выполнения работы

1. Измерить цифровым комбинированным прибором значения напряжений холостого хода U_о1 и U_о2 источников питания цепи
   (рис. 2.2, а). Учитывая заданные положительные направления напряжений источников питания и ЭДС источников напряжения их последовательных схем замещения, принять значения ЭДС источников равными соответственно E₁ = U_о1 и E₂ = U_о2. Этим же прибором измерить значения сопротивлений резисторов R₁…R₅ исследуемой цепи (рис. 2.2, б, на котором i = 1…5). Значения внутренних сопротивлений источников питания цепи R_о1 и R_о2 находятся позднее после вычисления значений токов активных ветвей схемы, представленной на рис. 2.3. Заполнить табл. 2.1.

Т а б л и ц а 2.1

4) Значения параметров элементов исследуемой цепи

2. Собрать цепь по схеме, приведенной на рис. 2.3. Установить тумблер переключения полярности миллиамперметра в левое положение. При таком положении тумблера показания миллиамперметра считаются положительными, а его полярность соответствует показанной на схеме. Включить источники питания цепи. Приняв (по указанию преподавателя) один из узлов 1…5 цепи за базисный, т.е. считая его напряжение равным нулю, измерить значения напряжений остальных узлов цепи относительно базисного.

Вычислить значения токов резисторов I₁…I₅ и активных ветвей , схемы на рис. 2.3. Сравнить значение тока I₃ с показанием миллиамперметра третьей ветви. Заполнить табл. 2.2.

3. Проверить соблюдение первого закона Кирхгофа для первого и третьего узлов цепи. Записать результат.

Рис. 2.3

Т а б л и ц а 2.2

5) Значения напряжений узлов и токов ветвей

4. Вычислить значения внутренних сопротивлений источников питания цепи R_о1 и R_о2.

5. Оставляя в схеме поочередно каждый из двух источников питания цепи (рис. 2.4, а и б), измерить значения частичных токов и . При измерении тока по схеме рис. 2.4, б тумблер переключения полярности миллиамперметра придется поставить в другое положение,
а показания прибора записать со знаком « – ». Вычислить значение тока I₃ путем «наложения» значений частичных токов и и сравнить полученный результат с данными табл. 2.2.

6. Поставить тумблер переключения полярности миллиамперметра в исходное положение. Исключить из схемы второй источник питания цепи (рис. 2.5, а). Измерить ток . Поменять местами первый источник питания и миллиамперметр (рис. 2.5, б)^. _0?8A0BL ?>:070=85 ?@ибора. Объяснить результаты измерений.

а

б

Рис. 2.4

а

б

Рис. 2.5

Рис. 2.6

7. В исходной цепи (см. рис. 2.3) исследовать состояния одной
из пассивных ветвей, например ветви с резистором R₄. Остальная часть цепи рассматривается в этом случае как активный двухполюсник (рис. 2.6).

Измерить (под контролем преподавателя!) цифровым комбинированным прибором напряжение холостого хода активного двухполюсника U_i4o (рис. 2.7, а) и его ток короткого замыкания I_i4к (рис. 2.7, б).

Внимание! Студентам, намеренным выполнить следующий (факультативный) пункт работы, рекомендуется одновременно записать значения токов I_3о и I_3к, используемых для вычисле-
ния коэффициентов, определяющих линейные зависимости токов ветвей 3 и 4.

На основании теоремы об эквивалентном двухполюснике и известных значений R₄ (п. 1), U_i4о и I_i4к вычислить значение тока I₄ резистора R₄ и сравнить полученный результат с данными табл. 2.2.

а

б

Рис. 2.7

Решить эту же задачу графически путем построения совмещенных графиков вольтамперных характеристик (ВАХ) активного двухполюсника и резистора R₄. Сравнить полученный результат с данными табл. 2.2.

7. Между значениями токов и напряжений ветвей линейной цепи существуют линейные соотношения, например . Определить значения коэффициентов a₃₄ и b₃₄, имея две пары результатов измерения в двух последних опытах: токов холостого хода
(I_3о, I_i4о = 0) (рис. 2.8, а) и короткого замыкания (I_3к, I_i4к) (рис. 2.8, б). Постройте график линейной зависимости . Для подтверждения гипотезы о линейной связи значений токов I₃ и I₄ ветвей
3 и 4 исследуемой цепи нанести на тот же график точку с координатами (I₃, I₄), значения которых следует взять из табл. 2.2. Сделать
вывод.