План лабораторной работы. Задание 1. Определить сопротивления трех различных приемников электрической энергии (резисторов) методом «вольтметра и амперметра»

Задание 1. Определить сопротивления трех различных приемников электрической энергии (резисторов) методом «вольтметра и амперметра». Исследовать электрическую цепь с параллельно соединенными резисторами.

Порядок выполнения работы.

1. Собрать электрическую схему (рис.3).

Рис.3. Схема исследования электрической цепи постоянного тока с параллельным соединением резисторов:

ЛАТР – лабораторный автотрансформатор, служащий для регулирования величины напряжения, подаваемого на нагрузку;

Д - полупроводниковый диод, служащий для преобразования переменного тока в постоянный;

К - ключ; V - вольтметр на 150 В; A - амперметр на 5 А; A ₁ - A ₃ - амперметры на 1 А; A ₂ - амперметр на 2 А; R ₁, R ₂, R ₃ - исследуемые резисторы.

2. Включить основной рубильник на стенде (ключ К разомкнут) и рукояткой лабораторного автотрансформатора установить напряжение холостого хода U _хх= 20 В. Величина выставленного напряжения контролируется вольтметром V.

3. Подать напряжение на исследуемую схему, замкнув ключ К.

4. Провести измерения напряжения U, подаваемого на нагрузку, тока I в неразветвленной части цепи и токов I ₁, I ₂, I ₃ в ветвях. Pезультаты измерений занести в табл.1.

5. Убедиться в соответствии результатов измерений первому закону Кирхгофа.

6. Используя результаты измерений, вычислить R ₁, R ₂, R ₃ , R _Э, g _Э , R ₀, Р ₁, Р ₂, Р ₃ , Р _ОБЩ. Результаты вычислений занести в табл.1.

7. Составить уравнение баланса мощностей и проверить его соответствие полученным данным.

8. Пользуясь вычисленными значениями сопротивлений и измеренными величинами токов, определить расчетным путем: R _Э, g _Э , Р ₁, Р ₂, Р ₃ , Р _ОБЩ. Результаты вычислений занести в табл.1.

9. Представить схему электрической цепи, показанную на рис.3, в виде схемы простейшей цепи постоянного тока (рис.1) и определить все ее параметры.

10. Построить внешнюю характеристику генератора для электрической схемы, полученной в п.9. При построении использовать выражение (1).

Задание 2. Исследовать электрическую цепь с последовательным соединением приемников электрической энергии. Определить сопротивления трех различных приемников электрической энергии (резисторов) методом «вольтметра и амперметра».

Порядок выполнения работы.

1. Собрать электрическую схему (рис.4).

2. Включить основной рубильник на стенде (ключ К разомкнут) и рукояткой лабораторного автотрансформатора установить напряжение холостого хода U _хх = 50 В. Величина выставленного напряжения контролируется вольтметром V.

3. Подать напряжение на исследуемую схему, замкнув ключ К.

Рис.4. Схема исследования электрической цепи постоянного тока с последовательным соединением резисторов: V - вольтметр на 150 В; V ₁ - вольтметр со свободными концами на 15 - 60 В; A - амперметр на 1 А.

4. Провести измерения тока I, напряжения U, подаваемого на нагрузку, и напряжений U ₁, U ₂, U ₃ , приложенных к сопротивлениям R ₁, R ₂, R ₃. Измерение напряжений U ₁, U ₂, U ₃ проводить, подключая свободные концы вольтметра V ₁ к соответствующим сопротивлениям. Pезультаты измерений занести в табл.2.

Примечание: на рис.4 показано подключение вольтметра V ₁ при измерении напряжения U ₂, приложенного к сопротивлению R ₂.

5. Убедиться в соответствии результатов измерений второму закону Кирхгофа.

6. Используя результаты измерений, вычислить R ₁, R ₂, R ₃ , R _Э, g _Э , R ₀, Р ₁, Р ₂, Р ₃ , Р _ОБЩ. Результаты вычислений занести в табл.2.

7. Составить уравнение баланса мощностей и проверить его соответствие полученным данным.

8. Пользуясь вычисленными значениями сопротивлений и измеренными величинами напряжений, определить расчетным путем: R _Э, g _Э , Р ₁, Р ₂, Р ₃ , Р _ОБЩ. Результаты вычислений занести в табл.2.

Задание 3. Используя величины U _хх, R ₀, R ₁, R ₂, R ₃, определенные в задании 1, определить основные параметры цепи при смешанном соединении резисторов (рис.5).

Рис.5. Схема внешней электрической цепи со смешанным соединением резисторов

Примечание: величину тока I₁ в неразветвленной части цени определить в соответствии с выражением (2), с учетом того, что сопротивлением нагрузки в данном случае является величина R_Э, вычисляемая как

R_Э = R₁ + R₂₃ = R₁ +

Для определения токов I₂ и I₃ необходимо предварительно определить величину напряжения U₂₃ = I₁ R_23, приложенную к сопротивлениям R₂ и R₃, а затем применить закон Ома. Величина напряжения U на зажимах представленной цепи определяется в соответствии с выражением (1).

Результаты вычислений занести в таблицу 3.

Оформить отчет по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Электрические схемы с обозначениями приборов.

2. Расчет параметров цепей постоянного тока.

3. Расчеты, подтверждающие соответствие экспериментальных данных первому и второму законам Кирхгофа и уравнению баланса мощностей.

4. Таблицы измеренных, вычисленных и расчетных величин.

5. График внешней характеристики генератора U (I).

6. Электрическую схему простейшей цепи постоянного тока с указанием значений электрических величин, соответствующих схеме электрической цепи, представленной на рис. 3.

Контрольные вопросы

1. Что такое «электрическая цепь»?

2. Какие элементы включает в себя простейшая цепь постоянного тока?

3. Какими параметрами характеризуется источник электрической энергии (генератор)?

4. Что такое «нагрузка»?

5. Что включает в себя понятие «внешняя цепь»?

6. Каково направление тока: а) внутри генератора; б) во внешней цепи?

7. Почему напряжение на зажимах генератора при подключенной нагрузке меньше ЭДС?

8. Что показывает внешняя характеристика генератора?

9. Что такое «коэффициент полезного действия генератора»?

10. Что называют последовательным соединением резисторов?

11. Что называют параллельным соединением резисторов?

12. Что такое «ветвь» электрической цепи?

13. Что такое «узел» электрической цепи?

14. Что такое «контур» электрической цепи?

15. К каким элементам электрической цепи применяется первый закон Кирхгофа?

16. К каким элементам электрической цепи применяется второй закон Кирхгофа?

17. Что такое «баланс мощностей»?

18. Дайте характеристику питающей электрической сети, к которой подключается лабораторный стенд.

19. Для чего в схеме лабораторной установки используется автотрансформатор?

20. Для чего в схеме лабораторной установки используется диод?

Таблица 1

Измеренные величины

Вычисленные величины

Расчетные величины

U хх

U

I

I 1

I 2

I 3

R 1

R 2

R 3

R Э

g Э

R 0

P 1

P 2

P 3

P ОБЩ

R Э

g Э

P 1

P 2

P 3

P ОБЩ

В

В

А

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Ом

Cм

Ом

Вт

Вт

Вт

Вт

Ом

Cм

Вт

Вт

Вт

Вт

17,6

1,2

0,56

0,16

0,48

Таблица 2

Измеренные величины

Вычисленные величины

Расчетные величины

U хх

U

I

U 1

U 2

U 3

R 0

R 1

R 2

R 3

R Э

P 1

P 2

P 3

P ОБЩ

R Э

P ОБЩ

В

В

А

В

В

В

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Вт

Вт

Вт

Вт

Ом

Вт

48,8

0,28

8,8

30,0

10,0

Таблица 3

Исходные данные

Расчетные величины

U хх

R 0

R 1

R 2

R 3

R Э

I 1

I 2

I 3

U

P 1

P 2

P 3

P ОБЩ

В

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

А

А

А

В

Вт

Вт

Вт

Вт

Дата добавления: 2015-05-06