Лабораторна робота
Дослідження розгалуженої лінійного електричного кола постійного струму
Мета: Експериментальна перевірка законів Кірхгофа і основних властивостей лінійних ланцюгів постійного струму.
Опис установки:
Лабораторна робота виконується на стенді ЛСЕ - 2 з використанням: регульованих джерел постійної напруги БП - 15; блоку навантажень (трьох потенціометра по 220 Ом; 50 Вт); тестера та електронного вольтметра.
Принципова схема ланцюга
Монтажна схема ланцюга
Перевірка законів Кірхгофа
I-й закон Кірхгофа
Алгебраїчна сума струмів гілок в будь-якому вузлі електричного кола дорівнює нулю? I k = 0.
Користуючись перемикачем в блоці контролю, виміряли струми I 1, I 2, I 3. Визначили дійсний напрям струмів. Дані досвіду занесли в табл. 1.1.
Таблиця 1
ІзмереноВичісленоI 1, мАI 2, мАI 3, мА? I k, мА165-3251700
? I k=I 1 + I 2 + I 31 + I 2 + I 3=0
- й закон Кірхгофа.
Алгебраїчна сума падінь напруг в контурі дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС в цьому контурі
Відключили тестер від блоку контролю струму, встановивши замість нього перемичку за допомогою провідника. Вважаючи потенціал одного вузла електричного кола рівним нулю, виміряли потенціали всіх інших вузлів електронним вольтметром. Дані вимірювання занесли в табл. 1.2. Зробивши відповідні розрахунки, перевірили виконання другого закону Кірхгофа для зовнішнього і будь-якого іншого контуру.
Таблиця 2
ІзмереноВичіслено jd, В jm, В jf, В jn, В? E k, В? I k R k, В0-10,793,1315,12525
За даними вимірювань і відомим значенням R 1, R 2 побудували потенційну діаграму для зовнішнього контуру.
R 1=20 Ом
R 2=40 Ом
? d=0 В
? m=- 10,79 В
? f=3,13 В
? n=15,1 В
Перевірка принципу накладення
Принцип накладення говорить: струм в будь-якої гілки електричного кола, що знаходиться під впливом декількох джерел електричної енергії, дорівнює алгебраїчній сумі часткових струмів, що викликаються кожним джерелом окремо.
Перевірка принципу накладення. Переключили тестер в режим вимірювання постійного струму з межею вимірювання 100? 500 мА і підключили його до блоку контролю струму, усунувши перемичку. Черзі виключаючи джерела Е 1 і Е 2 зі схеми, замикаючи накоротко ділянки з ЕРС шляхом перенесення кінців провідників m-m і n-n з точок m і n в точку d, виміряли часткові струми I k? і I k ??, створювані джерелами Е 1 і Е 2 окремо.
Результати досліду записали в табл. 3. Розрахували реальні струми за методом накладення і переконалися у виконанні першого закону Кирхгофа.
Таблиця 3
ІзмереноВичісленоI 1, мAI 1 », мAI 2, мAI 2», мAI 3, мAI 3 », мA? I k? I k »E 1 10527,5-50127,5E 2 50280225555I k=I k + I k» 155307,5175
Перевірка теореми про еквівалентному генераторі
Теорема про еквівалентному генераторі говорить: будь-яка складна лінійна ланцюг по відношенню до заданої гілки може бути представлена ??активним двополюсників з еквівалентною ЕРС E е і внутрішнім опором R вн, причому ЕРС E е дорівнює напрузі на затискачах розімкнутої гілки ( напрузі холостого ходу), а опір R вн одно вхідному опору двухполюсника з боку затискачів, до яких підключена зазначена гілку.
Розглядаючи електричну ланцюг щодо затискачів третьої гілки, як активний двухполюсник - еквівалентний генератор з параметрами Е е і R вн, визначили ці параметри з дослідів холостого ходу (ХХ) і короткого замикання (КЗ).
Досвід короткого замикання. Включили тестер в третю гілку за допомогою перемикача блоку контролю. Замкнув накоротко провідником опір R 3 виміряли струм короткого замикання I кз в третій гілці.
Досвід холостого ходу. Відключили тестер від блоку контролю, встановивши на його місці перемичку. Розімкнули провідник в-в 'і виміряли напруга холостого ходу U xx на затискачах третьої гілки, підключивши електронний вольтметр до вузлів f, d...
