Собрать схему №2 в пакете прикладных программ Multisim.
Задать параметры схемы в прикладной пакет Mathcad.
В блоке дополнительных расчетов представить сопротивления всех ветвей схемы в комплексной форме и рассчитать общее входное сопротивление.
Составить и внести в информационную часть программы уравнения для расчета цепи с использованием законов Кирхгофа и методом свертывания
Рассчитать токи во всех ветвях системы и падения напряжений на сопротивлениях, используя законы Кирхгофа с помощью команды Given Find.
Построить графики зависимости токов и напряжений от времени.
Сравнить значения в таблице.
Рис. 9 Схема №2 для расчета сил тока и напряжений на участках цепи
Рис. 9.1 Схема №2 в программе Multisim для расчета токов
Рис. 9.2 Схема №2 в программе Multisim для расчета напряжений
Необходимо представить сопротивления всех ветвей в комплексном виде и рассчитать общее сопротивление, определить сдвиг фазы:
Рис. 10 Комплексный вид сопротивлений и расчет общего сопротивления
Рис. 10.1 Расчет сдвига фазы между током и напряжением
По закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов в узле равна 0. Необходимо составить уравнения, используя законы Кирхгофа по схеме №2.
Распределение токов по узлам:
1 узел: входит ток I1, выходят токи I2 и I3.
Рис. 11 Расчет токов по схеме №2 с использованием команды Given Find
Далее необходимо рассчитать комплексное напряжение и модуль комплексного напряжения на емкости:
Рис. 12 Расчет комплексного напряжения и модуля комплексного напряжения на емкости
Выражение мгновенных значений токов и напряжений и построение их графиков
Задать выражения максимальных значений токов и напряжений.
Задать переменный диапазон.
Записать формулы зависимости тока и напряжения от времени.
Рис. 13 Выражение мгновенных значений токов и напряжений
Рис. 14 Графики зависимости напряжения и тока от времени
Рис. 15 Графики зависимости напряжения U2 и токов I2, I3 от времени
Таблица 2
Метод расчета |
I1 |
I2 |
I3 |
U1 |
U2 |
U3 |
Законы Кирхгофа |
0.142 |
0.047 |
0.095 |
7.533 |
376 |
380 |
Эксперимент |
0.142 |
0.047 |
0.095 |
7.464 |
379.876 |
379.876 |
Вывод: в ходе выполнения 2 задания практической работы я составил системы линейных уравнений (СЛАУ) с использованием законов Кирхгофа, рассчитал токи и напряжения методом Given Find в программе Mathcad в цепи переменного тока, которая содержит конденсатор, построил графики зависимости тока и напряжения от времени в программе Mathcad. Все расчетные значения токов совпали с практическими, при вычислении напряжений образуется незначительная погрешность, которая объясняется использованием комплексных чисел при расчете сопротивлений и сдвигом фазы φ=-20, поэтому можно сделать вывод, что работа сделана верно.