Розрахунково–графічний аналіз результатів експерименту

1. Розрахувати параметри еквівалентного генератора за відомими параметрами елементів (Е, R₀, R₁, R₂, R₃, R₄).

2. Побудувати навантажувальну характеристику активного двополюсника, користуючись результатами дослідів пп.2 і 3 (U = f (I)).

3. Побудувати за результатами дослідів п.3 графіки залежності потужності навантаження від величини опору навантаження (P = f (R_н)), від величини струму (P=f(I)).

4. Довести, що під час передачі електричної енергії від активного двополюсника до пасивного, найбільша потужність в навантаженні

буде виділятись за умов, що опір навантаження дорівнює внутрішньому опору активного двополюсника.

5. Зробити висновки по роботі.

Стислі теоретичні відомості

Двополюсником називають електротехнічний пристрій з двома затискачами (полюсами). Це може бути електричний апарат чи частина електричного кола, які розглядаються стосовно двох затискачів.

Якщо двополюсник містить хоча б одне джерело електричної енергії, його називають активним. Двополюсник, що не містить джерел електричної енергії, називають пасивним; пасивним також є двополюсник, що містить джерела енергії, дія яких компенсується, тобто на розімкнених затискачах двополюсника напруги немає.

Пасивний двополюсник характеризується одним еквівалентним параметром – величиною вхідного опору (рис.5.3).

Рис.5.3

Схема заміщення активного двополюсника, окрім вхідного опору, містить джерело електричної енергії (рис.5.4).

Рис.5.4

На рис.5.5 наведена вольт-амперна характеристика лінійного активного двополюсника.

Рис.5.5

Еквівалентними називають двополюсники, що мають однакові навантажувальні (вольт-амперні) характеристики, які визначаються параметрами E_ег, R_егабо J_ег,R_егЕквівалентна заміна одного двополюсника іншим не призводить до зміни режиму роботи тієї частини електричного кола, яка не входить до складу двополюсника.

Таким чином, будь-який складний активний двополюсник можна замінити найпростішим активним двополюсником, який називають еквівалентним генератором (рис 5.4). Це є сутністю теореми про активний двополюсник, яка стверджує: активний двополюсник можна замінити еквівалентним генератором напруги, що має ЕРС, яка дорівнює напрузі неробочого ходу на розімкнених затискачах активного двополюсника, та внутрішній опір, сполучений послідовно з ЕРС, величина якого дорівнює вхідному опору відповідного пасивного двополюсника.

Останній одержують, виключивши з активного двополюсника джерела електричної енергії, залишивши при цьому в вітках їхні внутрішні опори.

Для дослідного визначення вхідного опору пасивного двополюсника до його затискачів включають джерело електричної енергії і за допомогою амперметра та вольтметра визначають відповідно силу вхідного струму та вхідну напругу (як на рис.5.2).

R_вх= U_вх/ I_вх=R_ег.

Якщо відома схема сполучень елементів пасивного двополюсника та їхні параметри, існує можливість аналітичного розрахунку вхідного опору (еквівалентного опору відносно вхідних затискачів), користуючись методом еквівалентних перетворень (згортання).

Заміна складної ділянки електричного кола досить простою схемою еквівалентного генератора має сенс зокрема у випадках, коли необхідно розрахувати струм лише однієї вітки складного електричного кола. Струм вітки методом еквівалентного генератора рекомендується розрахувати в такій послідовності:

1. вітку з резистором R, в якій треба визначити струм, вилучають з схеми;

2. частину схеми, що залишилась, розглядають як активний двополюсник відносно точок, до яких була приєднана вилучена вітка;

3. розраховують параметри еквівалентного генератора Е_ег., R_ег.

4. включають вилучену вітку до схеми еквівалентного генератора і за законом Ома визначають в ній струм:

Потужність, яка віддається двополюсником до навантаження: