Лабораторная работа №6 применение метода эквивалентного источника для нахождения тока в заданной ветви
6.1. Цель работы:
Экспериментально проверить справедливость положений теоремы об эквивалентном источнике при нахождении тока в заданной ветви.
6.2. Подготовка к работе
6.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по конспекту лекций и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.
6.2.2. Проведите предварительный расчет.
6.2.3. Нарисуйте электрические схемы эксперимента для своего варианта.
6.3. Предварительный расчет
6.3.1.
В электрической цепи (рис. 6.1, а) вычислите
ток
,
в указанной преподавателем
ветви, предварительно преобразовав
заданную цепь к эквивалентной
по рис. 6.1, б. Величина эквивалентной ЭДС
для каждого случая
определяется по одной из схем (рис. 6.1
в, д, ж) и численно равна напряжению
холостого хода
.
Эквивалентное
сопротивление ZЭК
находится по одной из схем (рис. 6.1, г, е,
з) и равно сопротивлению Z12
при
закороченных источниках ЭДС e1(t)
(
),
e2(t)(
).
Сопротивления определяются соотношениями:
Z1=R5, Z3=R4, Z2=-j/(100πC),
где С - значение ёмкости, определяемое из формулы:
1/(100πC)=R2
Численные значения R2, R3, R4 определяются, как и раннее, номером стенда. Данная работа должна обязательно выполняться на том же стенде, где выполнялась лабораторная работа № 4. Мгновенные выражения ЭДС определяются выражениями
В
B
Начальные фазы считайте одинаковыми, т.е. ψe1=ψe2
6.3.2. Повторите расчет, изменив направление источника ЭДС e2(t) на противоположное. Запишите вычисленное для этого случая значение.
6.3.3.
Используя найденные выше
,
и Zэк,
определите токи
или
.
Сравните эти величины с соответствующими
токами, полученными в лабораторной
работе № 4.
6.4. Порядок выполнения работы
6.4.1. Соберите схему, (рис. 6.2) для определения напряжения холостого хода U12.Сопротивления Z1, Z2, Z3 соедините с источниками ЭДС e1(t) и e2(t) (выводы b-у и с-х трансформатора Т) в соответствии со схемой своего варианта (6.1, в, д или ж).
Подключите к зажимам b-у трансформатора вольтметр V и установите с помощью ЛАТРа заданное в расчетах значение 22 В. Подключите вольтметр к точкам 1-2 и измерьте величину напряжения U12. Запишите это значение.
6.4.2. Поменяйте местами провода, подключенные к зажимам с-х. Измерьте новое значение U’12 запишите это значение.
6.4.3. Соберите схему (рис. 6.3). Сопротивления Z1, Z2, Z3 подсоедините к зажимам 1-2 в соответствие со схемой своего варианта (рис. 6.1, г, е или в). Запишите показания фазометра - φ вольтметра - U и амперметра - I. Обратите внимание на знак измеренного угла.
6.5. Обработка результатов измерений
6.5.1. Рассчитайте модуль эквивалентного сопротивления источника Zэк по формуле:
Zэк=Z12=U/I
6.5.2. Определите комплексное сопротивление источника Zэк, используя известное выражение Z=Z(cosφ+jsinφ).
6.5.3.
Найдите ток
в
схеме (рис. 6.1, б) для эквивалентной ЭДС
Eэк=U12.
6.5.4.
Найдите ток
в
той же схеме для эквивалентное ЭДС
E`эк=U`12
.
6.5.5. Сравните эти величины с результатами, полученными в лабораторной работе №4, и объясните причины возможного расхождения полученных результатов.
Рис. 6.2
Рис. 6.3
6.6. Вопросы для самопроверки
6.6.1. В каких случаях для расчетов удобно использовать метод эквивалентного источника? Как выглядит схема, к которой будет приведена рассчитываемая цепь?
6.6.2. Как найти теоретически величину эквивалентной ЭДС?
6.6.3. Как найти теоретически величину эквивалентного сопротивления Zэк? Как поступают с источниками ЭДС и тока в этом случае?
6.6.4. Как определить экспериментально величину эквивалентной ЭДС ?
6.6.5. Как определить экспериментально величину эквивалентного сопротивления Zэк?
6.6.6. В чем будет принципиальное отличие полученных теоретически и экспериментально значений ЭДС?
6.6.7. Будет ли иметь место принципиальное отличие полученных теоретически и экспериментально значений Zэк?
6.6.8. В чем скажется действие, указанных в п. 6.6.6 отличий при нахождении тока заданной ветви? Повлияют ли они на величину тока ?