Лабораторная работа № 2 по дисциплине «Электротехника и электроника» по теме

Лабораторная работа № 2
по дисциплине: «Электротехника и электроника»
по теме:
«Сложные цепи постоянного тока»

Исследование сложной цепи постоянного тока.
Цель работы:
1. Научиться собирать электрическую цепь с включением измерительных приборов (амперметров и вольтметра) и пользоваться ими для измерения токов и напряжений.
2. Проверить по окончании эксперимента справедливость основных законов и методов расчета сложной цепи постоянного тока.

Теоретическая часть.

Цепи бывают простые и сложные. К простым электрическим цепям относят цепи, все элементы которых соединены последовательно. Во всех элементах протекает один и тот же ток.
К сложным цепям относят цепи с разветвлением. При расчетах различают сложные (разветвленные) цепи с одним источником электрической энергии и с несколькими источниками
Ветвь электрической цепи называется участок, элементы которого соединены последовательно. Ток в элементах один и тот.
Узлом электрической цепи называется место (точка) соединения ветвей.
Контуром электрической цепи называется любой путь вдоль ветвей электрической цепи начинающийся и заканчивающийся в одной и той же точке .

Расчетная часть.

Таблица№1

Рис.1 Схема исследуемой цепи.

Дано: E1 =11B
E2 =10B
R1 = R2 = R3 = 430 Ом
Найти ,используя метод контурных токов:
активную мощность потребляемую резисторами (Pприемника),
активную мощность отдаваемую источниками ЭДС (Pисточника),

Результаты расчетов занесем в таблицу № 1.
На схеме (рис.1) выделим независимые контуры. В контурах произвольно укажем направление контурных токов I1 ,I2 ,I3.
Составим систему уравнений:

I11*R11 – I22*R12 = E11
– I11*R12 + I22*R22 = E22

Определяем величину ЭДС в контурах:
E11= E1=11В
E22=- E2 =-10 В
Определяем сопротивления контуров:

R11= R1+ R2 =430+430=860 Oм
R22= R2+ R3 =430+430=860 Oм
Общее сопротивление будет:
R12= R2= 430 Ом

Подставляем полученные данные в систему уравнений:
860*I11–430* I22 = 11
–430* I11 +860* I22 = -10
Полученную матрицу решаем методом Крамера:

=

= (860*860)-(-430*(-430)) = 739600-184900 = 554700

1=

1= 11*860-4300 = 5160

2=

2= 860*(-10)-11*(-430) = -3870
Вычисляем значение контурных токов по формулам:
I11= мА
I22=мА

Реальные токи электрической цепи:
I1 = I11 = 9,3 мA = 0,0093 А
I2 = I11- I22 = 9,3 –(-6,97) = 16,27 мA = 0,01627 А
I3 = -I22 = 6,97 мA = 0,00697 А
Рассчитаем активную мощность потребляемую резисторами (Pприемника):

Pпр = I12 *R1+ I22 *R2+ I32 *R3 = 0,037 + 0,113 + 0,021 = 0,171 Вт

Рассчитаем активную мощность отдаваемую источниками ЭДС (Pисточника):

Pист = E1 * I1 + E2 * I3 = 0,1023 + 0,0697 = 0,172 Вт

Результаты заносим в таблицу.

Опытная часть.

На лабораторном стенде (рис.2) собираем электрическую схему, представленную на рис.1. Источниками напряжения E1 и E2 устанавливаем 11 В и 10 В соответственно.

Рис.2 Лабораторный стенд
Миллиамперметром измеряем токи в цепях резисторов R1 , R2 , R3. Получаем результат :
I1 = 9,9 мA = 0,0099 А
I2 = 16 мA = 0,016 А
I3 = 6,8 мA = 0,0068 А

Рассчитаем активную мощность потребляемую резисторами (Pприемника):

Pпр = I12 *R1+ I22 *R2+ I32 *R3 = 0,042 + 0,110 + 0,019 = 0,171 Вт

Рассчитаем активную мощность отдаваемую источниками ЭДС (Pисточника):

Pист = E1 * I1 + E2 * I3 = 0,1089 + 0,068 = 0,177 Вт

Результаты заносим в таблицу.

Из полученных результатов видно , что в случае расчетной части , а также в опытной, мощность приемника равна мощности источника в пределах погрешности. Что соответствует Закону Кирхгофа.

Вывод: Научился рассчитывать сложные электрические цепи постоянного тока методом контурных токов.

Alesyaa 5.0

Отлично разбираюсь в вопросах организации здравоохранения, менеджмента, экономики, финансов, философии, истории.

Нанять автора