Методические указания

Сопротивление каждого участка цепи определяется по закону Ома:

R=U/I

Сопротивление всей цепи: Rэкв = Uоб/I.

Последовательное соединение.

Эквивалентное сопротивление цепи определяется по формуле:

R¹ экв=R₁+R₂+R₃

Общее напряжение определяется по формуле: Uоб=U₁+U₂+U₃

Полученные расчетом значения: Rэкв и R¹экв. должны совпадать.

Uоб. должно быть равно измеренному U.

Небольшое различие может быть вследствие погрешностей приборов при измерениях.

Параллельное соединение.

В этой схеме проверяется справедливость первого закона Кирхгофа:

Iоб = I₁ + I₂ + I₃

Эквивалентное сопротивление определяется по формуле:

Rэкв=R₁R₂R₃/(R₁R₂+R₂R₃ +R₃R₁),

вытекающей из формулы для определения общей проводимости как суммы проводимостей участков цепи:

1/Rэкв = 1/R₁+1/R₂+1/R₃.

Эквивалентное сопротивление можно также определить по закону Ома:

R¹экв = U/ Iоб.

Оба значения должны совпадать.

По данным таблицы 3 можно проверить привило, согласно которому токи в ветвях обратно пропорциональны их сопротивлениям:

I₁ / I₂=R₂/R₁, I₃ / I₂=R₂/R₃.

Смешанное соединение.

Эквивалентное сопротивление Rэкв вычисляется по формуле: Rэкв=(R₂*R₃/R₂+R₃)+R_1.

Эквивалентное сопротивление можно определить по закону Ома:

R¹=U/Iоб

Сила тока в неразветвлённой части схемы:

Iоб=I₁=I₂+I₃

Общее напряжение:

Uоб= U₁+U_2; (U₂=U₃)

Содержание отчёта.

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Принципиальные электрические схемы соединений резисторов.

4. Таблица с данными приборов.

5. Таблицы с экспериментальными и расчётными данными.

6. Расчётные формулы, расчёты.

7. Выводы: укажите, подтверждаются ли практически законы Ома и Кирхгофа.

Контрольные вопросы:

Рис. 4.

1. Как изменится накал лампы (рис. 4 а), если увеличить сопротивление резистора?

2. Как изменится падение напряжения на резисторе, если уменьшить его сопротивление (рис. 4 а)?

3. Как следует изменить сопротивление резистора (рис. 4 б), чтобы ток на входе цепи уменьшился?

4. Как изменится ток на входе цепи (рис. 4 б), если уменьшить сопротивление резистора?

5. На какой схеме при обрыве цепи резистора погаснет лампа?

6. На какой схеме при коротком замыкании резистора погаснет лампа?

Лабораторная работа №2 Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии электропередачи.

Цель работы. 1. Выяснить, какое влияние оказывают нагрузка линии и сопротивление ее проводов на напряжение приемника. 2. Определить мощность потерь в проводах и КПД линии электропередачи.

Общие теоретические положения. Каждый приемник электрической энергии рассчитан на определенное номинальное напряжение. Так как приемники могут находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций. то потери напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4—6 "/о номинального напряжения.

На рис. 2.1 приведена схема электрической цепи. состоящая из источника электрической энергии,

Рис. 2.1

приемника и длинных соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I показание вольтметра U₁, включенного в начале линии, больше показания вольтметра U₂, включенного в конце линии.

Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии U=U₁—U₂ и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: U=IR_ПР. Тогда U'=U₁ U₂=U=2Il/S, где R_ПР=2l/S - со. противление проводов линии.

Мощность потерь в линии можно определить двумя способами: UI=(U₁U₂)I или Р=I²R_ПР.

Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу

Рис. 2.2

тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии.

КПД линии электропередачи определяется отношением мощности, отдаваемой электроприемнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в ее начале:

=Р₂/Р₁=U₂/U₁.

Приборы и оборудование: модель двухпроводной линии с медными и стальными проводами, лабораторный автотрансформатор (ЛАТР). два вольтметра и амперметр электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический выключатель, соединительные провода.

Прибор	Система	Условное обозначение	Предел измерения	Цена деления	Класс точности

Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с приборами и оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

2. Используя медные провоза модели двухпроводной линии, собрать схему, изображенную на рис. 2.2, и представить ее для проверки преподавателю.

3. Подать в цепь напряжение. Изменяя нагрузку с помощью лампового реостата, при трех ее значениях записать показания приборов в табл. 2.1 (опыты 1—3).

4. Вычислить потери напряжения двумя способами: 1) как разность напряжений в начале и конце линии, 2) как произведение силы тока на сопротивление проводов. Определить мощность потерь в линии и КПД Результаты вычислений занести в табл. 2.1.

5. Заменить в линии электропередачи медные провода стальными и в том же порядке, согласно п. 3—4, повторить измерения и расчеты. Данные наблюдений и результаты расчетов записать в табл. 2.1. (опыты 4—6).

6. Составить отчет по результатам выполненной работы.

Таблица №2.1

N/N	Провода	Данные наблюдений			Результаты вычислений
		U1, B	U2, B	I, A	U, B	U, B	P Bт	 %
1. 2. 3.	Медные: длинна l= cечение S= удельное сопротивление = сопротивл. R=
4. 5. 6.	Cтальные: длинна l= cечение S= удельное сопротивление = сопротивл. R=

Контрольные вопросы. 1. Что такое потери напряжения в линии? 2. Как подсчитать падение напряжения в проводах, если известны сопротивление проводов и ток нагрузки? 3. От каких параметров зависит сопротивление проводов? Как определить КПД линии электропередачи? 5 Почему с увеличением длины линии электропередачи необходимо повышать ее рабочее напряжение?