Материал: mulp (1)

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

6.Поясните принцип взаимности применительно к цепи рис. 1.4

ивыведите формулы для аналитической его проверки (доказать тождество выражений для двух токов).

Программа работы

1.Собрать схему (рис. 1.2) и установить значения ЭДС Е1, Е2

исопротивлений R1, R2, R3, выбрав из табл. 1.1 свой вариант.

2.Экспериментальная проверка законов Кирхгофа и принципа наложения.

Опыт 1. Ключ К1 установить в верхнее положение, ключ К2 – в нижнее, как это показано на рисунке. В схеме действует только ЭДС

Е1, вместо Е2 включен проводник с сопротивлением равным нулю («закоротка»).

Опыт 2. Ключ К2 установить в верхнее положение, ключ К1 – в нижнее. В схеме действует только ЭДС Е2, вместо Е1 включена «закоротка».

Опыт 3. Перевести ключ К1 в верхнее положение. При этом включены обе ЭДС.

3.Показания приборов внести в верхние три строки табл. 1.2. В четвертую строку этой таблицы записать сумму показаний приборов в опытах 1 и 2. Сравнить результат с показаниями приборов в опыте 3.

с первым законом Кирхгофа. Результаты записать в правый столбец табл. 1.1. Убедиться, что закон выполняется. Подсчитать сумму падений напряжений в левом (1) и правом (2) контурах схемы для всех трех опытов. Результаты внести в табл. 1.2 и сравнить их с соответствующими ЭДС в каждом из опытов.

11

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

4. Проверка теоремы о линейных соотношениях при Е1=var, E2=const для токов I2, I3 и принципа взаимности для токов I1, I2.

Опыт 4. Изменить значение ЭДС Е1. Для этого установить курсор на символ этого источника и после двойного щелчка левой клавишей мыши задать величину Е1=Е2. Показания приборов внести в табл. 1.3. Сюда же переписать и результаты опытов 2 и 3 из табл. 1.2.

5.Проверка принципа взаимности. Опыт 5. Ключ К2 перевести

внижнее положение. При этом в схеме действует лишь источник ЭДС

Е1 с ее новым значением. Показания приборов внести в табл. 1.4. Переписать сюда же показания приборов из опыта 2. Сравнить показания амперметров. Вычислить те же токи по формулам, выведенным при подготовке к работе (п. 6), и результаты также внести в табл. 1.4.

6. Сделать выводы по работе.

Содержание отчета

1.Наименование и цель работы.

2.Схема электрической цепи.

3.Ответы на вопросы подготовки к работе.

4.Табл. 1.1–1.4, пояснения к таблице, указывающие, справедливость каких законов или соотношений в них проверяется, пример расчёта одной строки или столбца.

5.Выводы.

Рекомендуемая литература: [1, с.33–38], [3, с.15–17], [4, с.123–126], [6, с. 28–48], [7, с. 16–21].

12

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа № 2. Исследование активного двухполюсника

Цель работы. Проверить возможность замены активного двухполюсника эквивалентным генератором и научиться определять параметры эквивалентных схем замещения генератора.

При расчете линейных электрических цепей часто бывает нужно определить ток в какой-нибудь одной ветви. В этом случае по отношению к зажимам этой ветви всю остальную часть цепи можно рассматривать как активный двухполюсник (рис. 2.1, а) и при расчете заменить его эквивалентным генератором (рис. 2.1, б) с ЭДС ЕГ и внутренним сопротивлением RГ.

ЭДС эквивалентного генератора равна напряжению между точками присоединения нагрузки ab при ее отключении. Сопротивление эквивалентного генератора равно сопротивлению между теми же точками при равенстве нулю внутренних ЭДС и задающих токов источников двухполюсника. Возможна и схема эквивалентного генератора с источником тока (рис. 2.1, в), задающий ток которого равен току короткого замыкания активного двухполюсника IКЗ, при этом JГ ЕГ RГ .

Параметры эквивалентного генератора можно определить экспериментально по величине тока и напряжения нагрузки при двух значениях сопротивления приемника (метод двух нагрузок), а также из опытов холостого хода и короткого замыкания.

Параметры генератора по методу двух нагрузок определяются как

где U1 и U2 – показания вольтметра при первой и второй нагрузках; I1 и I2 – показания амперметра при тех же нагрузках.

13

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

В работе используется схема, представленная на рис. 2.2. Часть цепи, обведенная пунктиром, представляет собой активный двухполюсник с источником постоянной ЭДС Е =15 В и сопротивлениями R1, R2, R3, значения которых следует выбрать из табл. 1.1 согласно варианту.

Схема, собранная в EWB, приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3

Верхний предел изменения сопротивления нагрузки RH (1000 Ом), равно как и процентное изменение RH, следует установить при сборке схемы. В процессе работы для изменения этого сопротивления на заданную (в процентах от наибольшего значения) величину необходимо либо нажать управляющую клавишу R (в этом случае сопротивление уменьшается на такую величину), либо одновременно Shift+R (тогда сопротивление настолько же увеличивается). Положением ключа K управляет клавиша 1. При разомкнутом ключе K реализуется режим холостого хода активного двухполюсника (I = 0), а при замкнутом ключе и RН = 0 – режим короткого замыкания (Uab = 0).

Подготовка к работе

Проработав теоретический материал, ответить на вопросы.

1.Сформулировать теорему об эквивалентном генераторе. Записать формулы для определения параметров генератора по опыту холостого хода и короткого замыкания.

2.Изобразить одноконтурную схему эквивалентного генератора (рис. 2.1, б) и с ее помощью доказать справедливость формул определения параметров генератора по методу двух нагрузок, используя второй закон Кирхгофа.

3.Определить аналитически, при каком соотношении между со-

противлением нагрузки RН = var и внутренним сопротивлением генератора RГ = const, мощность нагрузки окажется максимальной.

15