Методичка по Электротехнике № 2000 (984755), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Что означают значки, нанесенные иа белое поле шкал приборов, используемых в лабораторной работе? Лабораторная работа №2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЛИНЕЙНЫМИ И НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ Цель работы: Применение закона Ома и законов Кирхгофа при исследовании электрических цепей постоянного тока экспериментальное определение вольтамперных характеристик линейных и нелинейных элементов, использование графического метода расчета.
Основные теоретические положения Электрическая цепь постоянного тока представляет собой совокупность устройств для получения, передачи, распределения и потребления электрической энергии. В общем случае она содержит источники и приемники электрической энергии, соединительные линии и провода коммутационную аппаратуру, измерительные средства. Взаимосвязь параметров в электрических цепях постоянного тока 1 электродвижущих сил (ЭДС), напряжений, токов и сопротивлений ] определяется законами Ома и Кирхгофа. Простейшая электрическая цепь постоянного тока 1рис,!) содержит источник электрической энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением Кв, потребитель - резистор К, и провода с сопротивлением Кпр для соединения источника с приемником.
гга,в Х Рис. 1 В соответствии с законом Ома ток в этой цепи прямо пропорционален ЭДС источника и обратно пропорционален суммарному сопротивлению цепи 1=Е/(К, +К+2Кпр). Напряжение 13к, действующее на участке цепи, по закону Ома определяется произведением 13я=1РК. Соответственно напряжение на зажимах источника: 13=1(К+2 Крр). В реальных электрических цепях. сопротивление проводов обычно мало, и им пренебрегают.
Поэтому допустимо считать13=13я. В разветвленной электрической цепи может быть несколько источников и приемников энергии. Разветвленная цепь (рис.2) содержит два источника с выходными напряжениями 13, и 13г и три приемника с сопротивлением К. Кь Кг. 3' Я Рис. 2 В соответствии с первым законом Кирхгофа алгебраическая сумма токов в узле разветвления цепи равна нулю: 1-1п1г=0. Для определения токов в параллельных ветвях необходимо составить еще два уравнения по второму закону Кирхгофа, в соотвегствии с которым в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжения на элементах и напряжений источников питания равна нулю: 1К-р11К,-)3,43г=0; 1К-~-1гКг 131=0; Совместное решение трех уравнений позволяет найти токи в ветвях и, затем.
падения напряжения на сопротивлениях 1)к= 1К, 1)К)-Бг=!гКь Рассмотренные соотношения справедливы для цепей с линейными и нелинейными элементами. 12 У нелинейных элементов взаимосвязь между током и напряжением имеет нелинейный характер, поэтому их удобно описывать с помощью вольтамперных характеристик, представляющих собой зависимость тока от напряжения на элементе, а нелинейную электрическую цепь рассчитывать графическим методом.
На рис.3 представлена схема с линейным и нелинейным элементами - резистором К и полупроводниковым диодом ЧР. Методические указания по выполнению работы 1. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием на панели стенда. 2. Провести исследование разветвленной электрической цепи, содержащей регулируемый источник питания (0-220 В), источник постоянного напряжения 12 В и три сопротивления ( рис. 5): й О Рис. 3 Рис.
4 Вольтамперные характеристики элементов приведены на рис.4. При последовательном соединении элементов зависимость тока от напряжения на входе цепи находят как показано на рис. 4. то есть суммированием напряжений 1)'-1)'к+1)д при заданном токе Г. Ток Г изменяют в требуемом диапазоне значений. При параллельном соединении элементов цепи рассматриваемую зависимость находят суммированием токов в параллельных ветвях при изменении заданного напряжения на элементах. Задание по работе 1. Экспериментально исследовать разветвленную электрическую цепь и установить возможность применения закона Ома и законов Кирхгофа для расчета электрической цепи.
2. Снять вольтамперные характеристики линейного и нелинейного элементов электрической цепи. 3. Используя полученные вольтамперные характеристики, произвести графическим методом расчет линейной н нелинейной цепей. '4 Рис. 5 а) Выбрать на панели амперметры для включения в соответствующие участки цепи, обратив внимание на предел измерения амперметров; б) Собрать электрическую цепь по монтажной схеме (рис.б)„ в) ручку движка переменного резистора К3 и ручку регулирования напряжения источника питания (О - 220 В) установить в крайнее левое положение; 15 Рис. 7 Рис.
3 17 16 Рис. 6 г) включить регулируемый источник питания; плавно увеличивая напряжение на выходе источника питания и контролируя это напряжение по вольтметру источника, произвести измерение токов и напряжений на участках цепи при напряжении на входе: 1),=30, 70, 100,130 В; напряжения на участках цепи измерять цифровым вольтамперметром, переключая его с одного участка на другой; результаты измерений занести в табл. 1; д) рассчитать сопротивления на участках цепи и ток 1, по данным измерений напряжений и токов, результаты внести в указанную таблицу; е) построить в одной системе координат экспериментальные зависимости 1г(1) кз), 1з(В а), 1з(1) ю); графически определить вольтамперную характеристику последовательной цепи с сопротивлением Вз и источником питания 12 В, результаты точками нанести на график; ж) аналогично построить во второй системе координат зависимости 1з (Цяз), 1~ (1)а,) и 1, (Ь'|); графически определить суммарную вольтамперную характеристику всей цепи, используя две первых зависимости, и точками нанести на график; з) сравнивая исходные данные цепи; результаты измерений и расчетов, убедиться в соблюдении законов Ома и Кирхгофа во всех режимах работы цепи.
3. Провести исследование нелинейной электрической цепи: а) собрать электрическую цепь для снятия вольтамперной характеристики полупроводникового диода КО , принципиальная схема которой приведена на рис. 7,монтажная - на рис. 8; измерение тока в цепи производить амперметром магнитоэлектрической системы с пределом измерения 2А, а измерение напряжения на сопротивлении и на диоде - цифровым вольтамперметром В7-38; б) включить источник питания и, изменяя напряжение на входе цепи от нуля, записать в табл. 2 показания приборов при токах; 1=0; О,1; 0,2; 0,4; 0,7; 1,0; 1,4 А; в) по измеренным значениям тока и напряжений построить вольтамперные характеристики полупроводникового диода и резистора; г) рассчитать графическим методом и построить входную вольтамперную характеристику рассматриваемой нелинейной цепи.
Содержание отчета Отчет должен содержать: цель и задание на выполнение работы; принципиальные схемы исследуемых цепей, перечень используемых приборов с указанием паспортных данных, таблицу экспериментальных и расчетных данных, необходимые расчеты, графики экспериментальных и расчетных вольтамперных характеристик для разветвленной линейной и неразветвленной нелинейной цепей, построенные на миллиметровой бумаге, краткие выводы. Контрольные вопросы 1. Дайте определение разветвленной, линейно" й й и нелинейной электрических цепей.
2. Назовите примеры линейных и нелинейных электрических элементов. 3. Запишите уравнение закона Ома для участка цепи. 4. Запишите уравнения в соответствии с законами Кирхгофа для исследуемой в работе разветвленной цепи. 5. На основании законов Кирхгофа установите, как изменятся токи и напряжения на параллельном участке электрической цепи (см.рис.4), если уменьшить (увеличить) сопротивление резистора КЗ. 6. То же, как изменятся ток и напряжение на последовательном участке электрической цепи (см. рис, 4), если уменьшить (увеличить) сопротивление резистора Кз 7.
То же, как изменятся ток и напряжение на последовательном участке цепи (см. рис. 4), если уменьшить (увеличить) напряжение второго источника питания и изменить полярность его включения. 8. Приведите вольтамперные характеристики резистора, полупроводникового диода. Покажите вольтамперную характеристику цепи при последователь ном соединении этих элементов. 9. Покажите, какую вольтамперную характеристику должен иметь нелинейный элемент для его использования в цепи стабилизации тока. 10. Покажите, какую вольтамперную характеристику должен иметь нелинейный элемент для его использования в цепи стабилизации напряжения.
18 Лабораторная работа №3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ. Уравнение электрического состояния цепи записывается на основании второго закона Кирхгофа: П(!)= 1)к-ьПь+Вс= К*!+1.*Ж/й+1/С)!(б!) Цель работы: Экспериментальное изучение электрической цепи синусоидального тока, состоящей из последовательно соединенной индуктивной катушки и конденсатора, определение их параметров К, 1., С.Изучить условия возникновения резонанса напряжений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
