Краткие сведения из теории. Методические указания по выполнению практических работ

Электротехника

Методические указания по выполнению практических работ

Ростов-на-Дону

2014 год

Практическая работа №1

Электрические цепи постоянного тока

Цель работы:

-Исследование последовательного и параллельного соединения резисторов;

-Эквивалентная замена двух последовательно включенных источников ЭДС;

-Эквивалентная замена двух параллельно включенных источников ЭДС;
-Исследование делителя напряжения;

-Исследование делителя тока.

Краткие сведения из теории

Электрическая цепь обычно состоит из соединительных определенным образом элементов и соединительных проводников. Такими элементами могут быть сопротивления (резисторы), электрические емкости (конденсаторы), индуктивности (катушки индуктивности, реле, обмотки трансформатора и др.) В цепях переменного тока любой элемент цепи обладает сопротивлением, индуктивностью и емкостью, а в цепях постоянного тока имеет значение только сопротивление потребителя энергии, подводящих проводов и измерительных приборов. Поэтому электрическую цепь удобно представить схемой замещения, где каждый из элементов представлен своим сопротивлением.

Закон Ома для замкнутой цепи

I =

Где I – сила тока в цепи, Е-ЭДС источника, R – сопротивление внешней цепи (нагрузки) и внутренней цепи источника.

Напряжение на выходах источника U=E-IRвнутр.

Эквивалентное преобразование участка цепи. Замена является эквивалентной, если ток через заменяемый участок цепи и напряжение на его выводах не изменяется при замене.

Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений одним Rэ:

Rэ=

Эквивалентная замена двух параллельно включенных сопротивлений одним Rэ:

Rэ =

Замена последовательно включенных источников ЭДС:

Еэ = (сумма алгебраическая, учитывается знак ЭДС)

Делители напряжения предназначены для уменьшения напряжения, подаваемого на участок цепи. Простейший делитель состоит их двух, соединённых последовательно, резисторов; выходное напряжение подают на оба резистора, выходное снимают с одного из них как показано на рисунке 1.1

Рис 1.1 Схема делителя напряжения

Формула для вычисления снимаемого напряжения с плеча делителя

U

Такие делители используются, например, в приборах с несколькими диапазонами измерения. При измерении большего напряжения включается дополнительное сопротивление, а на показывающий прибор подается меньшее, пропорциональное подаваемому, напряжение. Делители тока предназначены для уменьшения тока в цепи. В этом случае два резистора включаются параллельно, и ток измеряется в цепи одного из них (рис 1.2) Так, например, осуществляется шунтирование в измерительных приборах приборов – амперметрах.

Рис 1.2 Схема делителя тока

Формула для вычисления тока через одно из плеч делителя тока (резистор R1) I =

Порядок выполнения работы

1. Изучить основные положения теорем электрических цепей постоянного тока.

2. Рассчитать эквивалентное сопротивление участка электрической цепи из двух последовательно соединённых резисторов .

3. Ознакомиться с вводной частью практикума по «Электротехника». Запустить программу. Найти в «Меню» «Правка» «Описание работ», открыть и выбрать лабораторную работу №1.

4. Открыть файл c1_001 с электрической схемой. Включить мультиметр и измерить сопротивление с заданного участка цепи. Записать полученную величину и сравнить с рассчитанным значением сопротивления.

5. Рассчитать эквивалентное сопротивление участка электрической цепи, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов = 12 Ом

6. Открыть файл c1_002. Включить мультиметр и измерить сопротивление заданного участка цепи. Записать полученную величину и сравнить с расчётным значение.

7. Рассчитать значение эквивалентной ЭДС для последовательного соединения двух источников ЭДС .

8. Отрыть файл с_003, подключить вольт метр к точкам А и В и проверить условие эквивалентности.

9. Рассчитать напряжение на каждом резисторе делителя напряжения

= 50 Ом = 100 Ом = 15 B

10. Открыть файл с_007. Подключая вольтметр параллельно каждому резистору, проверить правильность расчета.

11. Рассчитать токи через каждый резистор делителя тока - = 5 Ом = 10 Ом I = 6A

12. Откройте файл с_008. Подключая амперметр последовательно с каждым резистором, проверить правильность расчетов.

13. Оформить результат работы отчетом.

Содержание отчета

1. Название. Цель работы.

2. Название эксперимента и исходные данные для расчета.

3. Расчетные формулы, алгоритм вычислений и результаты расчета.

4. Электрическая схема измерений для каждого эксперимента, результаты измерений.

5. Выводы о соответствии расчетных и измерительных электрических величин по каждому эксперименту.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи и для ее участка.

2. В каких единицах выражают ЭДС, напряжение, силу тока, сопротивление.

3. От чего зависит сопротивление однородного металлического проводника?

4. Каково соотношения между ЭДС и напряжением на выводах источника электрической энергии?

5. Как определяется ток при коротком замыкании выводов источника электрической энергии?

6. Почему желательно, чтобы внутреннее сопротивление мощного источника электрической энергии было возможно меньшим?

7. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа, а также правило знаков для токов и ЭДС.

8. Как определяется общее сопротивление при последовательном, параллельном и смешанном соединении потребителей энергии.

9. Как определяется напряжение в делителе напряжения?

10. Как определяется токи в делителе тока?

Литература, пособия, инструкции:

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. «Электротехника». 2008 г, -522е.

2. Синявский Г.П. и др. «Электротехника» Практикум РГЭУ(РИНХ) Ростов-на-Дону 2007г-76с.