 |
Порядок выполнения эксперимента
|
|
|
|
Цепь со смешанным последовательно-параллельным соединением резисторов
Общие сведения
Смешанные соединения часто встречаются в электрических слабо- и сильноточных цепях. На рис. 4.9.1 показан пример такой цепи. Она состоит из последовательно (R1 и R2) и параллельно (R3 и R4) соединенных резисторов.
Рис. 4.9.1
Участки цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов относительно друг друга соединены последовательно. Чтобы вычислить полное сопротивление цепи, поочередно подсчитывают эквивалентные сопротивления участков цепи, получая в конце искомый результат. Так, для цепи (рис. 4.9.1) это делается следующим образом:
R12 = R1 + R2, R34 = R3 ×R4 / (R3 + R4), SR = R12 + R34.
Экспериментальная часть
Задание
Измерьте токи, напряжения и сопротивления всех участков цепи при смешанном соединении. Проверьте результат вычислениями.
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.9.2) и подайте на ее вход постоянное напряжение 15 В.
Рис. 4.9.2
· Измерьте токи во всех ветвях и напряжения на всех элементах. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также сопротивления всех элементов R1…R4 и сопротивление параллельного участка R34 (только не забывайте «подключать» виртуальный омметр к соответствующим напряжениям и токам!). Если измерения проводятся мультиметрами, то сопротивление любого участка цепи определяйте как отношение напряжения к току.
· Результаты измерений занесите в табл. 4.9.1.
Таблица 4.9.1
| Измеряемая или рассчитанная величина | Измеренное значение | Заданные или рассчитанные значения | Погрешность, % |
| R1, Ом | |||
| R2, Ом | |||
| R3 Ом | |||
| R4, Ом | |||
| R34, Ом | |||
| RЭКВ, Ом | |||
| I4, мА | |||
| I5, мА | |||
| I6, мА | |||
| U, B | |||
| U1, B | |||
| U2, B | |||
| U34, B |
|
|
|
· Рассчитайте значения сопротивлений, токов и напряжений и занесите результаты расчета также в табл. 4.9.1.
· Сравните результаты расчета и измерений, вычислив расхождение результатов (погрешность) в процентах по формуле:
Делитель напряжения при работе вхолостую
Общие сведения
Простейший д елитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов (рис. 4.10.1). Делители применяются в тех случаях, когда нужно снизить имеющееся напряжение. Напряжения и сопротивления можно рассчитать, используя соотношения
U / U2 = (R1 + R2) / R2 ® U2 = U × R2 / (R1+ R2).
| 
|
| Рис. 4.10.1 | Рис. 4.10.2 |
Чтобы обеспечить регулирование вторичного напряжения, вместо двух постоянных резисторов используют потенциометр (рис. 4.10.2). Тогда, изменяя
положение движка потенциометра (угол поворота a при цилиндрической конструкции потенциометра), можно устанавливать напряжение на выходе делителя в диапазоне 0... U.
Экспериментальная часть
Задание
Соберите цепь делителя напряжения с потенциометром и постройте зависимость U2 = f(a).
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь потенциометра согласно схеме (рис. 4.10.3) и подайте на ее вход постоянное напряжение 10 В. Измерьте напряжения U1 и U2 при каждом из положений потенциометра, заданных в табл. 4.10.1 значениями угла a. Внесите все измеренные величины напряжения в табл. 4.10.1.
|
|
Рис. 4.10.3
Таблица 4.10.1
| Положение потенциометра (угол поворота a) | |||||||||||
| U1, В | |||||||||||
| U2, В |
|
|
|
· Перенесите значения напряжения U2 на график (рис. 4.10.4) для построения кривой U2 = f(a).
Рис. 4.10.4
Вопрос 1: Какую форму имеет кривая на рис. 5.10.4?
Ответ:..........................
Вопрос 2: Какое напряжение получается при суммировании U1 и U2?
Ответ:.........................
Вопрос 3: Какова величина сопротивления, с которого снимается напряжение U2, при положении 3 потенциометра?
Ответ:........................
Делитель напряжения под нагрузкой
Общие сведения
Напряжение U2, получаемое в результате деления, обычно подается на нагрузку R3 (рис. 4.11.1). Но из-за параллельного соединения между собой резисторов R2 и R3 соотношение напряжений меняется по отношению к ситуации, имевшей место при работе делителя вхолостую.
| 
|
| Рис. 4.11.1 | Рис. 4.11.2 |
Напряжения и сопротивления делителя напряжения под нагрузкой можно рассчитать, используя уравнение пропорции, но сначала нужно найти эквивалентное сопротивление R23 параллельно соединенных резисторов R2 и R3:
R23 = R2 ×R3 / (R2 + R3); U / U3 = (R1 + R23) / R23
Если два постоянных резистора R1 и R2 заменить потенциометром (рис. 4.11.2), становится возможным изменять напряжение U3 от 0 до U в зависимости от положения движка (угла поворота) потенциометра.
Экспериментальная часть
Задание
Соберите делитель напряжения на основе потенциометра (рис. 4.11.3) и постройте характеристики U3 = f(a) при различных сопротивлениях нагрузки R3
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь делителя в соответствии со схемой (рис. 4.11.3) и подайте на его вход постоянное напряжение 10 В.
· Измерить напряжение U3 при каждом из положений движка потенциометра, указанных в табл. 5.11.1 соответственно углу поворота a. Измерения должны быть проведены при различных нагрузках (R3 = 330 Ом, 680 Ом и 1 кОм).
Рис. 4.11.3
· Внесите все измеренные величины в табл.4.11.1 и перенесите их также на график (рис. 4.11.4) для построения кривой U3= f(a).
Таблица 4.11.1
| Положение потенциометра (угол поворота a) | |||||||||||
| U3, В; R3 = 1 кОм | |||||||||||
| U3, В; R3 = 680 Ом | |||||||||||
| U3, В; R3 = 330 Ом |
|
|
|
Рис. 4.11.4
Вопрос: Какова форма кривых?
Ответ:........................
|
|
|
