Преобразование треугольника резисторов в эквивалентную звезду

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Опытным путем проверить фор­мулы преобразования.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Простая электрическая цепь рассчитывается методом свертывания. Если же схему невозможно свернуть - пользуются методом преобразования: треугольник сопротивлений преобразуют в эквивалентную звезду или наоборот. Треугольником называется соединение, при котором конец первого элемента соединяется с началом второго, конец второго – с началом третьего, конец третьего – с началом первого и эти точки соединяются с питающими проводами. Соединение, при котором концы трех элементов соединяются в одной точке, а начала с питающими проводами называется звездой. Треугольник и звезда считаются эквивалентными, если токи в питающих проводах одинаковы. Формулы перехода от треугольника к звезде:

R_A = R_AB * R_CA /(R_AB + R_BC + R_CA);

R_B = R_AB * R_BC / (R_AB + R_BC + R_CA);

R_C = R_BC * R_CA / (R_AB + R_BC + R_CA).

Формулы перехода от звезды к эквивалентному треугольнику:

R_AB =R_A + R_B + R_A * R_B / R_C;

R_BC = R_B + R_C + R_B * R_C / R_A;

R_CA = R_C + R_A + R_C * R_A / R_B;

ПЛАН РАБОТЫ

1Ознакомиться с оборудованием, электроизмерительными приборами, схемой включения их в цепь.

2 Записать технические данные приборов.

3 Собрать электрическую цепь по схеме изображенной на рисунке 1 и дать проверить ее преподавателю.

 

 

PA1, PA2, PA3 - амперметры до 1А Э-365;

R_AB, R_BC, R_AC - магазины сопротивлений (величины

сопротивлений задаются преподавателем.);

R1- реостат на 30 Ом;

R2 - сопротивление на стенде R.

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная

 

4 Снять показания амперметров и записать их в таблицу.

5 Рассчитать сопротивления лучей эквивалентной звезды и записать их в таблицу 1

6 Установить на магазинах сопротивлений рассчи­танные сопротивления лучей эквивалентной звез­ды.

Таблица 1 – Результаты опытов

Вид соединения	опыт	расчет
I1,А	I2,А	I3,А	RAB,Ом	RBC,Ом	RCA,Ом	RA,Ом	RB,Ом	RC,Ом
Δ							-	-	-
Y				-	-	-

 

7. Собрать электрическую цепь по схеме изображенной на рисунке 2 и дать проверить ее преподавателю.

 

Рисунок 2 - Схема электрическая принципиальная

 

8. Убедиться, что показания амперметров, A_1, A_2, A₃ не изменились, записать их в таблицу 1 В процессе выполнения работы вели­чины сопротивлений R₁ и R₂ не менять.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Когда пользуются методом преобразования треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду? (или звезды в эквивалентный треугольник)

2 Какое соединение называется соединением в треугольник?

3 Какое соединение называется соединением в звезду?

4 Почему в работе треугольник сопротивлений заменяется звездой?

5 Докажите, что звезда сопротивлений эквивалентна треугольнику.

6 Приведите формулы преобразования треугольника сопротивлений в звезду.

7 Приведите формулы перехода от звезды к эквивалентному треугольнику.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

Проверка законов Кирхгофа

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Опытным путем проверить пер­вый и второй законы Кирхгофа.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Первый закон Кирхгофа:

Сумма токов притекающих к узлу равна сумме токов вытекающих из этого узла.

Второй закон Кирхгофа:

Во всяком замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на отдельных элементах этого контура.

Примечания

1 Алгебраическая сумма – это сумма с учетом знака.

2 За положительное значение ЭДС принимают ЭДС, направление которой совпадает с произвольно выбранным направлением обхода контура.

3 За положительное направление падения напряжения, принимают падение напряжения на участке, где направление тока совпадает с произвольно выбранным направлением обхода контура.

Узел – это точка соединения 3 или более ветвей электрической цепи.

Ветвь – это участок электрической цепи, состоящий из одного или нескольких, последовательно соединенных элементов, по которым протекает одинаковый ток, участок, заключенный между двумя узлами.

Контур – это замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям электрической цепи.

ПЛАН РАБОТЫ

1 Ознакомиться с оборудованием, электроизмерительными приборами и схемой включения их в цепь.

2 Записать технические данные приборов.

Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1, и дать проверить ее преподавателю.

K1, K2 – ключи SA 2 и SA3 на стенде

PA1_, PA2, PA3 -амперметры до 1А Э-365;

R1, R2, R3 -сопротивления

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная

 

4 Замыкая поочередно ключи 2 и 3, затем совмес­тно, замерить токи во всех ветвях и падения напряжений на всех участках.

5 Замерить ЭДС источников и определить сопро­тивление резисторов по закону Ома,

6 Показания приборов записать в таблицу 1

 

 

Таблица 1 – Результаты опытов

Эксперимент

Измеряемые величины

Расчетные величины

E1,B

E2,B

U1,B

U2,B

U3,B

I1,A

I2,A

I3,A

R1,Ом

R2,Ом

R3,Ом

 

7 Записать I и II законы Кирхгофа для всех конту­ров и узлов электрической цепи.

8 Подставив в уравнения значения токов, сопро­тивлений, ЭДС, проверить правильность законов.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Сформулируйте первый закон Кирхгофа.

2 Сформулируйте второй закон Кирхгофа.

3 Что называется контуром электрической цепи?

4 Что называется ветвью эл. цепи? Сколько ветвей в данной схеме при замкнутых ключах?

5 Что такое узел эл. цепи? В каком опыте появляются узлы в данной схеме?

6 Сколько контуров образуется в данной цепи при замыкании двух ключей?

7 Каким должно быть соотношение токов I₁ и I₃ при замыкании ключа К₁? Проверьте по результатам первого опыта.

8 Каким должно быть соотношение токов I₂ и I₃ при замыкании ключа К₂? Проверьте по результатам второго опыта.

9 Как можно замерить величину ЭДС источника?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

Четырехполюсник

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определить зависимость между входными и выходными токами и напряжения­ми четырехполюсника.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Четырехполюсником называется часть эл. Цепи, имеющая два входных и два выходных зажима. Если между входными и выходными зажимами четырехполюсника нет источников питания, такой четырехполюсник называется пассивным. Четырехполюсники бывают Т-образными и П-образными. Между входными и выходными параметрами четырехполюсника существует жесткая связь, которая описывается уравнениями четырехполюсника:

U₁ = AU₂ + BI₂, I₁ = CU₂ + D

где

A = U_1XX / U_2XX;

B = U_1КЗ / I_2КЗ;

C = I_1XX / U_2XX ;

D = I_1КЗ /I_2КЗ;

Следует проверить равенство:

AD – BC = 1

 

ПЛАН РАБОТЫ:

1Ознакомиться с оборудованием, эл. измеритель­ными приборами и схемой включения их в цепь.

2 Записать технические данные приборов.

3 Собрать электрическую цепь по схеме изображенной на рисунке 1 для испытания четы­рехполюсника и дать проверить ее преподавателю.

 

R1, R2 - сопротивления на стенде;

RP - реостат до 30 Ом;

PА1_; PA2 - амперметры до 1А Э-365;

V - вольтметр до 30В (мультиметр –DCV-200)

SA2 – ключ 2, 3 или 4 на стенде

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная

 

4 Провести опыты холостого хода (при разомкнутом ключе SA2);

и короткого замыкания четырехполюсника (при замкнутом ключе SA2).
5 Результаты измерений записать в таблицу 1

 

Таблица 1 – Результаты опытов

Режим	Измеряемые величины
U1,В	I1,А	U2,В	I2,А
Холостой ход
Короткое замыкание

 

 

6 Определить постоянные четырехполюсника и записать результаты вычислений в таблицу 2

Таблица 2 – Результаты опытов

	Коэффициенты четырехполюсника
A	B, Ом	C, См	D
Значение коэффициента

 

7 Включить на место ключа сопротивление R₃ на стенде, из­мерить токи и напряжения.

8 Определить входные токи и напряжения по из­вестным выходным, через постоянные четырехполюсника. Вычисления записать в таблицу 3

 

Таблица 3 – Результаты опытов

	Входные величины	Выходные величины
U1, В	I1,А	U2,В	I2,А
Опыт
Расчет

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Что называется четырехполюсником?

2 Как взаимосвязаны входные и выходные параметры четырехполюсника?

3 Что такое А, В, С, Д?

4 Какими свойствами обладают коэффициенты четырехполюсника?

5 Какой четырехполюсник называется пассивным?

6 Какие разновидности схем четырехполюсников Вам известны?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8

Режимы источника ЭДС

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выяснить зависимость напряже­ния источника от режимов его работы.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Источник эл. энергии может работать в режиме генератора и в режиме потребителя (зарядка автомобильного аккумулятора). Если источник работает в режиме генератора, то

E = U + U₀

Если в режиме потребителя

E = U – U₀

ПЛАН РАБОТЫ

1 Ознакомиться с оборудованием, электроизмеритель­ными приборами и схемой включения их в цепь.

2 Записать технические данные приборов.

3 Собрать эл. цепь по схеме изображенной на рисунке 1 и дать проверить ее преподавателю.

PА -амперметр до 5А;

PV - вольтметр до 15В;

R₁, R₂ - реостаты по 30 Ом:

Е - источник ЭДС (щелочные аккумуляторы)

П - переключатель режимов работы источника ЭДС SA1 на стенде

К - ключ в цепи источника ЭДС (SA2,SA3 или SA4 на стенде)

Рисунок 1- Схема электрическая принципиальная

 

4 Измерить ЭДС источника, для чего замкнуть ключ (К) переключатель (П) должен находиться в нейтральном положении.

5 Исследовать работу источника ЭДС в режиме генератора. Электрическая цепь отключена от сети

а)поставить движок реостата R₂ так, чтобы сопро­тивление реостата было наибольшим (реостат вве­ден);

б) переключатель П поставить в положение 2 и замкнуть ключ К;

в) увеличивая ток с помощью реостата R₂, запи­сать показания приборов в таблицу 1

 

Таблица 1 – Результаты опытов

	Измерено	Вычислено
U,В	I,А	r0,Ом	R,Ом

 

6. Исследовать работу источника ЭДС в режиме потребителя:

- разомкнув ключ К и поставив переключатель П в положение 1, установить потенциометром R₁ напряжение, равное ЭДС источника; электрическая цепь подключена к сети;

- замкнув ключ К, убедиться, что тока в цепи нет;
- увеличивая напряжение с помощью потенцио­метра R₁, записать показания приборов в таблицу 2

Таблица 2 – Результаты опытов

	Измерено	Вычислено
U,В	I,А	r0,Ом	P,Вт

 

7 Построить график зависимости напряжения на зажимах источника от тока, считая ток при работе источника генератором - положительным.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 В каком положении должен быть движок реостата, чтобы сопротивление R₂ было наибольшим? (в верхнем или в нижнем?)

2 Чему численно равна ЭДС источника?

3 В каком случае источник работает в режиме потребителя?

4 Как определяется ток в цепи при встречном включении источников?

5 Какое направление тока считается положительным?

6 Что такое сопротивление внутреннего участка цепи?

7 Почему амперметр включается в цепь последовательно, а вольтметр параллельно?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: