Лаб.работа №1

Задание

Лабораторная работа №1

Исследование сложной цепи постоянного тока.

Цель работы: Экспериментальное и теоретическое исследование электрической цепи с применением методов контурных токов и узловых напряжений.

Схема исследуемой цепи:

E1 – источник постоянной ЭДС: 12 В,

E2 – регулируемый источник постоянной ЭДС,

R1R2R3 – резисторы в ветвях,

A1A2A3 – амперметры в ветвях,

Ветвей 3, узлов 2: 1,2.

Узел 2 заземлён, 0 = 0.

I1I2I3 – токи в ветвях, неизвестные (измеряются и вычисляются). Заданы направления Iк1 и Iк2 – контурные токи, их направление – положительный обход выбранных независимых контуров 1 и 2. В = 3У = 2,KН = 2УН = 1.

Таблица используемых измерительных приборов

Наименование

прибора

Тип

Кол-во

Система

Класс

точности

Рекомендуемый

предел

измерения

Вольтметр

B7-38

1

цифровой

0,01

0 – 20 В

Амперметр

3

электро-

магнитный

0,05

0 – 0,3 А

 

Вольтметр B7-38 – переносной.

Амперметры – на стенде.

Вольтметр измеряет E1E2U10.

Амперметры измеряют соответственно токи I1I2I3.

Таблица 1. Результатов экспериментальных измерений и вычислений

Опыты№

Установлено

Измерено

Вычислено

E1

E2

R1

R2

R3

I1

I2

I3

U10

I1

I2

I3

U10

В

В

Ом

Ом

Ом

А

А

А

В

А

А

А

В

1

12

12

100

100

100

0,04

0,04

0,08

8

0,04

0,04

0,08

8

2

12

14

100

100

100

0,03

0,06

0,09

9

0,03

0,06

9

9

 

Провести два опыта: 1 и 2

В 1-м опыте E1 = E2 = 12 ВR1 = R2 = R3 = 100 Ом; Во 2-м опыте те же условия, кроме E2 (например E2 = 14 В или E2 = 16 В и т.д.)

1-й опыт:

1) Выполняются измерения I1 = 0,04 АI2 = 0,04 АI3 = 0,08 АU10 = 8 В и заносятся в таблицу.

2) Вычисляются токи I1I2I3 методом контурных токов и методом 2-х узлов.

а) Вычисление методом контурных токов:

- выбираются независимые контуры 1,2;

- обозначаются и выбираются направления контурных токов в контурах (их направления являются положительными направлениями обхода контуров) Iк1Iк2;

- по 2-му закону Кирхгофа составляются независимые уравнения:

- решается система относительно неизвестных Iк1Iк2 каким-либо способом, например, с использованием определителей:

 

 

 

Iк1 = 1/ = 1200/30000 = 0,04 А;

Iк2 = 2/ = 2400/30000 = 0,08 А;

I1 = Iк1 = 0,04 А;

I2 = Iк2 – Iк1 = 0,08 – 0,04 = 0,04 А;

I3 = Iк2 = 0,08 А.

 

б) Вычисление методом 2-х узлов:

- вычисляется межузловое напряжение U10

- с применением закона Ома вычисляются токи ветвей:

I1 = (E1– U10)/R1 = (12 – 8)/100 = 0,04 А;

I2 = (E2 – U10)/R2 = (12 – 8)/100 = 0,04 А;

I3 = U10/R1 = 8/100 = 0,08 А.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 1-го опыта.

 

2-й опыт выполняется студентом самостоятельно, например, при E2 = 14 В по приведённому примеру 1-го опыта, с занесением результатов вычислений в таблицу.

 

Краткие выводы: подтверждение законов Кирхгофа, сравнение методов расчёта и другие.