Лабораторная работа 1 Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

1.1.Цель работы

1. Установить влияние места включения и количества источников на величину сопротивления ветвей.

2. Установить влияние места включения источника на величину эквивалентного сопротивления цепи.

3. Установить закон распределения токов в ветвях разветвленной цепи.

4. Установить закон распределения напряжений в элементах контура электрической цепи.

5. По экспериментальным данным провести расчет токов в ветвях цепи методом наложения.

6. По расчетным значениям сопротивлений резисторов и измеренным значениям ЭДС источников определить величины токов во всех ветвях цепи методом непосредственного применения законов Кирхгофа.

1.2.Теоретическое введение

1.2.1. Основные понятия и определения

Электрический ток, не изменяющийся во времени, называется постоянным. Совокупность устройств, предназначенная для получения электроэнергии, ее передачи и преобразования в другие виды, называется электрической цепью. Отдельное устройство, входящее в состав цепи и выполняющее в ней определенную функцию, называется элементом электрической цепи. Основными элементами цепей являются источники электрической энергии, соединительные провода, приемники, измерительные приборы, коммутационная и защитная аппаратура.

Электрические цепи классифицируются по следующим признакам:

−по виду тока они делятся на цепи постоянного и переменного тока;

−по характеру параметров элементов цепи подразделяются на линейные и нелинейные. Цепь называется линейной, если параметры всех ее элементов не зависят от величин и направления тока и напряжения;

−по способу соединения элементов они делятся на простые и сложные. К простым относятся цепи, все элементы которых, соединены последовательно и в любом их сечении протекает один и тот же ток. К сложным относятся цепи с разветвлениями, которые могут быть с одним или несколькими источниками электроэнергии и в которых можно выделить ветви, узлы и контуры.

Ветвь-участок цепи, в любом сечении которого протекает один и тот же ток.

Узел-точка соединения не менее трех ветвей.

Контур-любой замкнутый путь для электрического тока.

Двухполюсник-часть электрической цепи с двумя выделенными выводами.

Четырехполюсник-часть электрической цепи, имеющая две пары выводов.

Участки цепи делятся на активные и пассивные. Участок цепи, содержащий источник энергии, называется активным, не содержащий-пассивным. Величина, характеризующая способность элемента цепи необратимо преобразовывать электрическую энергию в другие виды, называется параметром сопротивления R, чем больше этот параметр, тем большая энергия преобразуется элементом при заданной величине тока. Если элемент цепи обладает только одним параметром, он называется идеальным. Элементы, обладающие несколькими параметрами, называются реальными. Реальные источники энергии имеют два параметра: ЭДС Е, которая характеризует способность источника поддерживать на концах цепи разность потенциалов и внутреннее сопротивление R_o, характеризующее способность источника необратимо преобразовывать часть вырабатываемой энергии в тепло.

Ток в цепи, состоящей из источника с ЭДС Е c внутренним сопротивлением R_o и приемника с сопротивлением R, описывается законом Ома:

I=,

отсюда

I∙R=E-I∙R_o.

Напряжение U на пассивном участке цепи, равное произведению I∙R, называется падением напряжения

U=I∙R,

тогда

U=E-I∙R_o.

Следовательно, если источник не подключен к приемнику и ток I=0, напряжение на его зажимах численно равно ЭДС (напряжение холостого хода). Напряжение U на зажимах нагруженного источника меньше ЭДС на величину внутреннего падения напряжения I∙R₀.

Источник, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, называется идеальным источником ЭДС.