Лабораторные работы по электротехнике

Физика, электротехника
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
АНАЛИЗ ЦЕПЕЙ ОДНОФАЗНОГО
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ
ДВИГАТЕЛЬ
Исследование работы
выпрямительных схем
ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цепи постоянного тока
Контрольная работа
Контрольная работа № 2.
Контрольная работа № 3.
Лабораторный практикум
Резонанс в последовательном
колебательном контуре
 
 
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

 1. Изучение законов Ома и Кирхгофа путем непосредственного измерения токов и напряжений на участках цепи с помощью измерительных приборов.

 2. Приобретение навыков в сборке простейших цепей последовательного, параллельного и смешанного соединений на постоянном токе.

 II. Общие вопросы теории.

 По способу включения приемников и источника энергии различают цепи последовательного, параллельного и смешанного соединения. В первом случае резисторы r1, r2 и r3, rn c источником напряжения U образуют единый контур (рис.1-1), по которому течет один и тот же ток I. При этом на каждом из сопротивлений, согласно закону Ома, образуется свое падение  напряжения Uk = Irk, т.е. U1 =Ir1, U2 =Ir2, U3 =Ir3. С другой стороны, по второму Кирхгофа сумма всех этих напряжений уравновешивается напряжением на входе цепи т.е.

U=U1+U2+...+Un = I(r1+r2+...+rn)=IRэ

где: Rэ = r1 + r2+...+rn - эквивалентное или суммарное сопротивление всей печи.

 В случае параллельного соединения (рис.1-2) резисторы r2, r3 оказывается под одним и тем же напряжением источника U, т.е. U=I3r3 = I2r2

 рис. 1-1

 При этом полное сопротивление вызывает свой автономный ток Iл = U/rk, в результате чего, согласно первому закону Кирхгофа, от источника потребляется ток I, равный сумме токов в параллельных ветвях, т.е.

 

I=I1+I2 +...+In = U/Rэ откуда 1/Rэ = 1/r1 + 1/r2 +...+1/rn

рис. 1-2

При смешанном соединении потребителей возможно любое сочетание последовательного и параллельного соединения типа рис.1-3. Определение токов и напряжений на отдельных участках цепи осуществляется в простейшем варианте на основе законов Кирхгофа. Так, например, если в цепи рис. 1-3 заданы напряжение U и сопротивления r1, r2, r3, то для отыскания известных токов составляют три уравнения равновесия цепи:

 


I1 - I2 - I3 = 0

U0 = I1r1 +I2r2

I2r2 - I3r3 = 0 

 рис. 1-3

III. Программа исследований.

 1. Собрать цепь по схеме рис.1-1, состоящую из источника постоянного напряжения U0, двухполюсного рубильника Р, предохранителей Пр и реостата-потенциометра Rп, предназначенного для плавного изменения питающего напряжения во внешней цепи. Вольтметр V1 и V2 включить последовательно друг с другом и клеммам 1 и 2 реостата Rп, находящегося под полным напряжением Uо.

R=U/I

 
Среднюю точку 3 подключить к ползунку Р реостата Rп и убедиться в том, что при любом положении ползунка сумма напряжений U1+U2=U0. Сделать 5-7 замеров для различных положений ползунка реостата, в том числе для двух крайних, и записать их в таблицу 1-1. Убедиться в том, что потенциометр Rп может служить делителем напряжения источника U0 на частичные напряжения U1 и U2 в любых наперед заданных соотношениях их величин.

 2. Собрать цепь по схеме рис.1-1, состоящую из последовательно соединенных r1, r2 и r3 и подключить к источника постоянного напряжения U0 . Контрольным вольтметром Vл заменить напряжения U12, U23 и U34 на соответствующих сопротивлений r1, r2 и r3 а также напряжение всей цепи Uo = U14. Результаты контрольных замеров записать в таблицу 1-2.

 

 Таблица 1-2.

Измерения

Вычисления

I, A

U0 B

U12 B

U13

U23 B

U24

U34 B

U0 B

r1 Ом

r2 Ом

r3 Ом

Rэкв=r1+ r3

R=U0/I

 На основе полученных данных убедиться в справедливости и закона Кирхгофа для этой цепи, т.е.

U13=U12 + U23; U24=U23 + U34; U0=U12 + U23+U34

Используя закон Ома для участка цепи вычислить значения сопротивлений r1, r2, r3 и Rэ.

 3. Собрать цепь по схеме 1-2, состоящую из параллельно соединенных сопротивлений r2 и r3, и подключить ее к напряжении U0.

Показания приборов записать в таблицу 1-3.

 

 На основе полученных данных убедиться в справедливости 1 закона Кирхгофа, т.е.

 I1 = I2 + I3

Вычислить сопротивления r2 и r3.

 4. Собрать цепь по схеме рис. 1-3. смешанного соединения, замерить соответствующие токи и напряжения и занести в таблицу 1-4.

Таблица 1-4

Измерения

Вычисления

U0, B

I1, A

I2, A

I3, A

U11, B

U23, B

r1 , Ом

r2 , Ом

r3, Ом

 Составить уравнения цепи по законам Кирхгофа и убедиться в их справедливости на базе полученных результатов изменений. Вычислить сопротивления r1, r2, r3.

IV. Контрольные вопросы:

Виды соединения резисторов и соотношения токов и напряжений при соединениях.

Законы Кирхгофа и закон Ома. Формулировка и математическая запись.

Чему равно полное сопротивление при различных видах соединения резисторов.

Методы проверки правильности определения токов.

Как подключаются измерительные приборы для замера задаваемых параметров.

Как правильно собрать электрическую цепь при различных видах соединения регистров.

Лабораторные и контрольные работы по электротехнике