Федеральное агент
«Законы Кирхгофа и потенциальная диаграмма электрической цепи»____________________3
«Метод эквивалентного генератора и принцип наложения»_____________________________5
«Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи синусоидального тока»________7
«Взаимная индуктивность в цепи синусоидального тока»_____________________________10
«Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости (резонанс напряжений)__________________________________________________________14
Параллельное соединение емкости, активного сопротивления и индуктивности (резонанс токов)_________________________________________________________________________18
Лабораторная работа №1
Законы Кирхгофа и потенциальная диаграмма электрической цепи
Цель работы: экспериментальное подтверждение справедливости законов Кирхгофа и построение потенциальной диаграммы электрической цепи.
Электрическая схема (рисунок 1.1)
Рисунок 1.1 – Электрическая схема цепи постоянного тока
Опытные данные
Значения потенциалов по внешнему контуру электрической цепи представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1
-
6,34
6,38
-0,36
0
-1,97
6,58
Значения токов в ветвях электрической цепи представлены в таблице 1.2
Таблица 1.2
-
20,5
-5,79
23,4
Значения напряжений на участках цепи представлены в таблице 1.3
Таблица 1.3
-
0,04
-6,74
0,36
1,97
-8,55
0,24
6,34
Обработка опытных данных
Проверка первого закона Кирхгофа
в общем виде : в цифровом выражении:
– I1 – I2 + I3=0 – 20,5 – 5,79 + 23,4=2,89 мА.
Вычисление сопротивлений участков
где U – напряжение на сопротивлении схемы;
I – ток через сопротивление схемы.
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.4
Таблица 1.4
-
12
7
96
62
271
Проверка второго закона Кирхгофа для замкнутых контуров
первый контур:
в общем виде :
I1(R1+R3)+I3R5 – E1=0
в цифровом выражении:
20,5∙10–3 ∙ (12 + 96) + 23,4∙10–3 ∙ 271 – 8,55=0 В.
второй контур:
в общем виде :
I2∙(R2+R4)+I3R5 – E2=0
в цифровом выражении:
|–5,79|∙10–3∙(7 + 62) + 23,4∙10–3 ∙ 271 – 6,74=0 В.
Потенциальная диаграмма для внешнего контура цепи представлена на рисунке 1.2
Вывод: В этой работе мы экспериментально подтверждали справедливость законов Кирхгофа и построили потенциальную диаграмму электрической цепи. Законы Кирхгофа выполняются, но с небольшим отклонением. Это связано с погрешностью измерения и погрешностью приборов.
Лаборaторная работа №2
Метод эквивалентного генератора и принцип наложения
Цель работы: экспериментальная проверка метода эквивалентного генератора и принципа наложения.
Электрическая схема (рисунок 2.1)
Рисунок 2.1 – Электрическая схема цепи постоянного тока
Опытные данные
Проверка метода
эквивалентного генератора:
- ток короткого замыкания 87 мА
- напряжение
холостого хода 6,8 В
- сопротивление эквивалентного генератора 78,161 Ом
- зависимость I3 = f(R5) представлена в таблице 2.1
Таблица 2.1
-
I3 , мА
86
72
59
47
36
25
15
9,4
3,0
Uab , В
2,0
2,7
3,4
3,9
4,5
5,1
5,7
6,3
6,7
R5 , Ом
23,26
37,50
57,63
82,98
125,00
204,00
380,00
670,20
2233,00
Зависимость I3 = f(R5) представлена на рисунке 2.2
Проверка принципов наложения и взаимности.
Результаты измерений представлены в таблице 2.2
Таблица 2.2
-
Включены E1 и E2
Включена только Е1
Включена только Е2
I1 , мА
-35
I’1 , мА
-46
I’’1 , мА
4,9
I2 , мА
-9,1
I’2 , мА
10
I’’2 , мА
-24
I3 , мА
48
I’3 , мА
-28
I’’3 , мА
-12
Принятые условно-положительные направления токов указаны на схеме (рисунок 2.1).
Обработка опытных данных
Зависимость I3
= f(R5)
по методу эквивалентного генератора
Результаты вычислений представлены в таблице 2.3
Таблица 2.3
-
R5 , Ом
23,26
37,50
57,63
82,98
125,00
204,00
380,00
670,20
2233,00
I3 , мА
67
59
50
42
33
24
15
9,1
2,9
По данным таблиц 2.1 и 2.3 построена опытная и теоретическая зависимости I3 = f(R5) (рисунок 2.2)
Рисунок 2.2 – Зависимость тока в третьей ветви от сопротивления (опытная и теоретическая)
Проверка принципа наложения в общем виде: в цифровом выражении:
I1 = I’1 + I’’1 - 35 = - 46 + 4,9 = - 41,1 мА
I2 = I’2 + I’’2 - 9,1 = 10 – 24 = - 14 мА
I3 = I’3 + I’’3 48 = - 28 -12 = 40 мА
Вывод: В этой работе мы экспериментально подтвердили метод эквивалентного генератора, определили сопротивление, с помощью метода эквивалентного генератора, проверили принципы наложения и взаимности, они выполняются, но с небольшим отклонением, которое связано с погрешностью приборов и погрешностью вычисления. Также мы построили графики зависимости тока от сопротивления (опытную и теоретическую кривые), они совпадают.
Лабораторная работа №3
Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи синусоидального тока
Цель работы: экспериментальное определение параметров электрической цепи, построение векторных и временных диаграмм.
Электрические схемы (рисунок 1)
Рисунок 1 – Схемы исследуемых электрических цепей
Опытные данные
Результаты измерений значений тока и напряжения на элементе электрической цепи при изменении частоты приложенного синусоидального тока представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1
-
f, кГц
0,122
0,200
0,420
0,606
0,796
1,010
2,006
4,100
6,088
8,048
10,00
IR, мА
7,26
7,20
7,19
7,18
7,19
7,19
7,18
7,17
7,14
7,10
7,06
IL, мА
12,20
12,17
12,16
12,15
12,15
12,14
12,12
11,93
11,74
11,41
11,09
IC, мА
1,8
2,7
5,10
6,62
7,90
9,02
11,11
11,90
12,07
12,10
12,10
Обработка опытных данных
Для частоты f=1кГц:
- Определим значения индуктивности, ёмкости и активного сопротивления:
U
I
- строим осциллограммы и векторные диаграммы тока и напряжения на индуктивности:
U
I
- строим осциллограммы и векторные диаграммы тока и напряжения на емкости:
I
U
Вывод: В этой работе мы определили параметры электрической цепи (R, L и C), а также построили векторные и временные диаграммы. Опытные временные и векторные диаграммы совпали с теоретическими, затем по временным диаграммам мы определили угол сдвига фаз между током и напряжением, который также совпал с теоретическим.
Лабораторная работа №4
Взаимная индуктивность в цепи синусоидального тока
Цель работы: экспериментальное определение величины взаимной индуктивности М, эквивалентных параметров последовательного и параллельного соединений индуктивно связанных элементов, построение векторных диаграмм.