Порядок выполнения работы. 1.Ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы и записать технические данные источников ЭДС

1. Ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы и записать технические данные источников ЭДС, реостатов и измерительных приборов.

2. Для исследования 1-го закона Кирхгофа собрать электрическую цепь по схеме рис. 15. После чего необходимо:

а) установить максимальное значение сопротивлений реостатов (реостаты подобрать по указанию руководителя занятий) и измерить токи в параллельных ветвях и общий ток в цепи. Результаты измерений записать в табл. 1.

б) для второго опыта передвинуть ползунки реостатов произвольно, наблюдая, чтобы стрелки измерительных приборов не зашкаливали. Данные измерений также занести в таблицу №1;

в) по закону Ома вычислить сопротивление каждого реостата и эквивалентное сопротивление схемы для обоих опытов;

г) проверить правильность вычислений по пункту в), определив с помощью вычисленных сопротивлений реостатов по соотношению (16), эквивалентное сопротивление схемы эксперимента (рис. 15) , также для обоих опытов и сравнить эту величину с . Результаты расчета занести в таблицу №1;

д) вычислить относительную погрешность каждого опыта, тем самым, определив точность проверки правомерности первого закона Кирхгофа, по формуле

.

3. Для исследования 2-го закона Кирхгофа собрать электрическую цепь по схеме рис. 16:

а) перед сборкой схемы определить величину ЭДС каждого источника, подключив к нему вольтметр. Результаты измерений занести в таблицу 2;

б) ползунки реостатов, установленные в положении после второго опыта по схеме рис. 15, не передвигать. Сохранить порядок нумерации реостатов, установленный в схеме рис. 15, для схемы рис. 16;

в) замерить токи и напряжения на участках цепи в трёх опытах:

– опыт первый: ключ – разомкнут, ключ – замкнут;

– опыт второй: ключ – замкнут, ключ – разомкнут;

– опыт третий: оба ключа и замкнуты.

Результаты измерений занести в табл. 2 (рис. 18);

г) вычисленные значения сопротивлений реостатов (второй опыт по таблице 1 записать в табл. 2;

д) рассматривая первую ветвь схемы (рис. 16), как участок цепи с источником ЭДС, на основании обобщённого закона Ома, данных первого опыта и известной величине , определить внутреннее сопротивление первого источника ЭДС по формуле

,

где , – показания, соответственно, вольтметра и амперметра в первом опыте. Результаты занести в табл. 2;

е) аналогично пункту д), на основании данных второго опыта и известной величины , определить внутреннее сопротивление второго источника ЭДС по формуле

,

где , – показания, соответственно, вольтметра и амперметра во втором опыте. Результаты занести в таблицу 2;

4. Для каждого опыта составить уравнения по 2-му закону Кирхгофа и, подставив измеренные, вычисленные и известные значения величин, проверить их правомерность. Например,

a) для первого опыта, используя заданные (произвольно) направления токов в ветвях и обхода контура I (направление обхода контура aefba задано сплошной круглой линией со стрелкой) можно составить уравнение

.

Обозначив левую часть уравнения, как , вычислить ее значение, используя данные первого опыта, значения сопротивлений реостатов () и внутреннего сопротивления . После чего определить погрешность проверки правомерности 2 закона Кирхгофа в первом опыте

.

Данные расчетов занести в соответствующие ячейки таблицы №2;

b) для второго опыта, используя заданные (произвольно) направления токов в ветвях и направление обхода контура II (направление обхода контура edcfe задано сплошной круглой линией со стрелкой) можно составить уравнение

.

Обозначив левую часть уравнения, как , вычислить ее значение, используя данные второго опыта, значения сопротивлений реостатов () и внутреннего сопротивления . После чего определить погрешность проверки правомерности 2 закона Кирхгофа во втором опыте

.

Данные расчетов занести в соответствующие ячейки таблицы №2;

c) для третьего опыта, используя заданные (произвольно) направления токов в ветвях и направление обхода контура III (направление обхода контура abcda задано штриховой круглой линией со стрелкой) можно составить уравнение

.

Обозначив левую часть уравнения, как , вычислить ее значение, используя данные третьего опыта, значения сопротивлений реостатов () и внутренних сопротивлений . После чего определить погрешность проверки правомерности 2 закона Кирхгофа во втором опыте

.

Примечание. Направление обхода контура в каждом опыте может быть задано преподавателем

5. Используя вычисленные во второй части работы величины и известные величины , определить в эквивалентной схеме замещения цепи третьего опыта токи в ветвях по методу контурных токов или по методу двух узлов (по указанию преподавателя).

6. Составить для цепи третьего опыта на основании схемы замещения уравнение баланса мощностей и проверить его правомерность.

8. Построить потенциальную диаграмму при обходе по контуру для одного из опытов (по указанию преподавателя).

ЛИТЕРАТУРА

1. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника: Учебное пособие для ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия», 2005 (подразделы 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 1.10; 1.13; 1.14).

2. Электротехника: Учебник для неэлектрических специальностей ВУЗов / Под ред. В. Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1985 (подразделы 1.4; 1.6; 1.8; 1.10; 1.12).

3. Борисов Ю. М., Липатов Д. Н., Зорин Ю. Н. Электротехника: Учебник для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат, 1985 (подразделы 1.7; 1.10; 1.12; 1.13; 1.14).

4. Общая электротехника: Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. А. Т. Блажина. Л.: Энергоатомиздат, 1986 (подраздел 1.5).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определение параллельному и последовательному соединению элементов. Для заданной преподавателем схемы определить эквивалентное сопротивление.

2. Для заданной преподавателем схемы составить систему уравнений по законам Кирхгофа для расчёта токов. Обосновать физическую сущность законов Кирхгофа и объяснить особенности составления данной системы уравнений.

3. Объяснить результаты, приведенные в экспериментальных таблицах.

4. Для заданной преподавателем схемы составить систему уравнений по методу контурных токов (узловых потенциалов). Объяснить особенности составления системы уравнений и определения токов в ветвях цепи.

5. Для заданной преподавателем схемы составить выражения для определения токов в ветвях по методу двух узлов.

6. Формулы эквивалентного преобразования схем «звезда» в «треугольник» и «треугольник» в «звезда».

7. Баланс мощностей. Особенности составления уравнения баланса мощностей на конкретном примере.

8. Обобщенный закон Ома (привести формулу и объяснить сущность).

R ₅

E ₁

I ₁

R ₂

R ₁

R ₃

I ₂

R ₄

I ₄

I ₅

3’

Рис. 1.

R ₁

Е

Рис. 2.

А

Рис. 3.

R ₁

3’

R ₅

E ₁

Рис. 4.

A

3’

Рис. 5.

I ₁

E ₁

I

R ₁

R ₂

E ₂

R ₄

R ₃

I ₅

III

I ₂

R ₅

I ₄

II

E ₃

I ₃

Рис. 6.

R

R _p

+

_

U

Рис. 7.

U

+

_

R _д

R_в

V

Рис. 8.

I

R ₁

U ₂

R ₂

U_n

R_n

U

U ₁

+

_

Рис. 9.

U

+

_

I

I ₁

R ₁

I ₂

R ₂

I_n

R_n

Рис. 10.

I _ном

I

R _a

A

R _ш

Рис. 11.

I

a

R ₁

E ₁

R ₂

E ₂

b

U _ab

Рис. 12.

U _ab

I

a

b

E ₂

R ₁

E ₁

R ₂

Рис. 13.

V

E

R _вн

b

R

U _ab

a

K

A

I

Рис. 14.

V

pA₁

pA₂

pA₃

R ₁

R ₂

R₃

pV

+

_

A

A

A

A

pA₀

Рис. 15.

a

d

b

c

E ₁

R _вн1

pA₁

R ₁

pA₃

K₁

e

K₂

R ₂

E ₂

R _вн2

pA₂

R ₃

A

A

A

V

f

I

I ₁

I ₃

I ₂

II

III

Рис. 16.

Таблица 1

Дата добавления: 2015-05-06