лаб02 Преобразования двухполюсников

Преобразования двухполюсников

Цель:

1. Исследование последовательного и параллельного соединений резисторов.

2. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух последовательно включенных источников ЭДС.

3. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух параллельно включенных источников тока.

4. Проверка эквивалентности преобразования неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС.

5. Исследование делителя напряжения.

Приборы и элементы:

Источники постоянной ЭДС

Источники постоянного тока

Резисторы

Краткие сведения из теории

1. Эквивалентное преобразование. Замена является эквивалентной, если при одинаковых токах через элементы напряжения на их зажимах также будут равны.

2. Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений:

(1)

3. Замена двух параллельно включенных сопротивлений:

(2)

4. Замена двух последовательно включенных источников ЭДС:

(сумма алгебраическая) (3)

5. Замена двух параллельно включенных источников тока:

(сумма алгебраическая) (4)

6. Замена неидеального источника тока неидеальным источником ЭДС:

и (5)

Формула для обратной замены:

и , (6)

где - резистор, включенный последовательно с источником ЭДС Е, – резистор, включенный параллельно источнику тока J.

7. Формула для вычисления напряжения на одном из плеч делителя напряжения (на резисторе ):

(7)

8. Формула для вычисления тока через одно из плеч делителя тока (через резистор )

(8)

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов одним эквивалентным.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов по формуле (1). Откройте файл 2_01.sch (рис. 2.1). Измерьте напряжения и токи и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов одним эквивалентным.

Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов по формуле (2). Откройте файл 2_02.sch (рис. 2.2). Измерьте напряжения и токи и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС.

Рассчитайте значение эквивалентной ЭДС для последовательного соединения двух источников ЭДС) по формуле (3). Откройте файл 2_03.sch (рис. 2.3). Измерьте напряжение и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока.

Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока, соединенных параллельно относительно резистора. Рассчитайте ток эквивалентного источника тока по формуле (4). Откройте файл 2_04.sch (рис. 2.4). Измерьте ток и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС.

Зная параметры неидеального источника тока относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС по формуле (5). Замените неидеальный источник тока в схеме рис. 2.5 неидеальным источником ЭДС. Откройте файл 2_05.sch (рис. 2.5). Измерьте токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 2.5.

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока.

Зная параметры неидеального источника ЭДС относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника тока по формуле (6). Замените неидеальный источник ЭДС в схеме рис. 2.6 неидеальным источником тока. Откройте файл 2_06.sch (рис. 2.6). Измерьте токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 2.6.

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения.

Рассчитайте напряжения на каждом резисторе делителя напряжения по формуле (7). Откройте файл 2_07.sch (рис. 2.7). Измерьте напряжения и проверьте правильность расчета.

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока.

Рассчитайте токи через каждый резистор делителя тока по формуле (8). Откройте файл 2_08.sch (рис. 2.8). Измерьте токи через каждый резистор и проверьте правильность расчета.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов.

Сопротивление R1 2 Ома

Сопротивление R2 3 Ома

Сопротивление RE 5 Ома

Расчет RE=R1+R2=2+3=5

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов.

Сопротивление R1 2 Ома

Сопротивление R2 3 Ома

Сопротивление RE 0.3 Ома

Расчет RE=R1*R2/(R1+R2)=2*3/(2+3)=6/5=0.3

Измерение 0.3 Ома

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС.

ЭДС Е1 12 В

ЭДС Е2 -4 В

ЭДС Е 8 B

Расчет E=E1+E2=12+(-4)=8

Измерение 8B

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока.

Ток Л 8 А

Ток J2 -14 А

Ток J -6А

Расчет J=J1+J2= 8+(-14)=-6

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС.

Ток J 6 А

Внутреннее сопротивление R 5 Ом

Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

Эквивалентная ЭДС Е

Расчет E=J*R=6*5=30 B

Напряжение на нагрузке U=20 B

Расчет I=U/RL=20/10=2A

Ток нагрузки

Расчет J

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока.

ЭДС Е 15 В

Внутреннее сопротивление R 5 Ом Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

Эквивалентный ток JE

Расчет JE= E/R=15/5=3A

Измерение 3A

Напряжение на нагрузке

Измерение 10B

Ток нагрузки

Расчет I=U/RL=10/10=1.5

Измерение 1 A

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения.

Напряжение Е 15 В

Сопротивление R1 5 Ом

Сопротивление R2 10 Ом

Напряжение на первом плече

Расчет U1 U1=E*(R1/(R1+R2))=15*(5/(5+10))=5

Измерение 5B

Напряжение на втором плече U2

Расчет U2=15(10/(10+5))=10

Измерение 10B

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока.

Ток J 6 А

Сопротивление R1 5 Ом

Сопротивление R2 10 Ом

Ток в первой ветви I1

Расчет I1=J*(R2/(R1+R2))= 6*(10/(5+10))=4

Измерение 4 A

Ток во второй ветви I2

Расчет I=J*(R2/(R1+R2))=6*(5/(5+10))=2

Измерение 2A