Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока

Московский Государственный Университет Экономики, Статистики и Информатики

Лабораторная работа № 1

Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока.

Вариант 4

Цель работы: Теоретический расчет и моделирование неразветвленной электрической цепи постоянного тока.

Выбор варианта

Теоретические сведения

Закон Ома для участка цепи: ток в проводнике I равен отношению падения напряжения U на участке цепи к ее электрическому сопротивлению R:

I=U/R                                                                                                                                                                        (1.1)

Закон Ома для полной цепи:   I=E/(R1+R2)                                                                                                    (1.2)

Обобщенный закон Ома: ток в замкнутой одноконтурной цепи равен отношению алгебраической суммы всех ЭДС к арифметической суме всех сопротивлений. Перед расчетом выбирают направление обхода контура и считают это направление за положительное направление тока. При определении алгебраической суммы ЭДС со знаком плюс берут те ЭДС, направления которых совпадают с выбранным положительным направлением тока, и со знаком минус – ЭДС с противоположными направлениями.

Если величина тока получилась положительной, то, следовательно, направление тока совпадает с выбранным. А если результат получился отрицательным, то это означает, что действительное положение тока в цепи противоположно выбранному.

Ток в цепи

I=(E1±E2)/(R1+R2)                                                                                                                              (1.3)

Напряжение UAB между A и B определяется с помощью обобщенного закона Ома для участка цепи. Выберем участок A-E2-B. Для этого участка цепи закон Ома запишется в следующем виде:

I=(UAB+E2)/R3                                          IR3=UAB+E2                            UAB=IR3-E2                                          (1.4)

Мощность, рассеиваемая резистором: протекание тока через резистор приводит к рассеиванию энергии (преобразование электрической энергии в тепло); рассеиваемую мощность можно подсчитать по формуле:

P=RI2=U2/R                                                                                                                                            (1.5)

Погрешность измерений подсчитывается по формуле:

δ(u) =                                                                                                                 (1.6)

Порядок выполнения работы:

I.        Анализ схем (рис. 1 и рис. 2).

Рисунок 1              А

Рисунок 2              В

II.      Расчет цепи (по рис. 1 и рис. 2).

При помощи формул (1.1 – 1.6.) и исходных значений рассчитать напряжение, силу тока и рассеиваемую мощность для трех случаев работы электрической цепи: нагрузка, холостой ход, короткое замыкание. Ниже заполнить табл. 1 и табл. 2 в графе «Расчет», а также представить формулы и расчеты.

1.       Расчет цепи (рис.1).

1)      Нагрузка : ключ (х) замкнут, (к) разомкнут.

2)      Холостой ход: ключ (х) разомкнут, (к) разомкнут.

3)      Короткое замыкание: (х) разомкнут, (к) замкнут.

2.       Расчет цепи (рис.2.)

III.    Построить схемы с помощью мультимедийной программы Multisim 10, аналогичные рис.1 и рис 2.

Рис.1

Рис.2

1)      Произвести расчеты согласно условию и заполнить табл.1. и табл.2 в графе «Моделирование».

Таблица 1

Таблица 2

Вывод:

Контрольные вопросы:

1.       Сформулируйте закон Ома для участка цепи. Чем он отличается от закона Ома для полной цепи?

2.       Что представляет собой режим холостого хода и режим короткого замыкания?

3.       На плате резисторы располагаются по номерам слева направо (R1-R8). Найдите на плате резисторы R1 и R2 и сделайте заключение о соответствии их допустимой мощности рассеяния и мощности, которую они рассеивают в схеме, приведенной на рис. 1, в разных режимах.

4.       Дополните цепь на рис. 3 необходимыми для моделирования измерительными приборами. Рассчитайте ток в цепи и падение напряжения на участке A-B. Сравните полученные результаты с результатами моделирования. Напомним, что на графическом обозначении батареи положительный зажим источника напряжения более широкий, чем отрицательный.

Рисунок 3