Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока
Моделирование схемы неразветвленной электрической цепи постоянного тока. Закон Ома для полной цепи. Вычисление тока в цепи и напряжения в режиме нагрузки, короткого замыкания и холостого хода. Подсчет мощности рассеяния на резисторах в разных режимах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.12.2014 |
| Размер файла | 114,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока
Общие положения
Для исследования электротехнической или электронной цепи применяют систему электронного моделирование EWB. Для проведения лабораторных работ путем моделирования ее на EWB необходимо предварительно ознакомиться с руководством [1] Исследование электротехнической или электронной цепи обычно состоит из двух этапов:
· на первом этапе в соответствии с номером в журнале преподавателя выбирают вариант схемы или параметры входящих в нее элементов и производят теоретический расчет цепи, то есть находят указанные в описании лабораторной работы параметры выбранного варианта цепи;
· на втором этапе производят моделирование схемы.
После этого производят сопоставительный анализ данных, полученных на всех этапах, и оформляют отчет
Отчет должен содержать:
· результаты расчетов и результаты моделирования, занесенные в соответствующие таблицы:
· заключение о сопоставительном анализе результатов расчета и моделирования и краткие выводы на предназначенном для этого поле «Отчет». Цель работы: теоретический расчёт, экспериментальное исследование и моделирование неразветвленной электрической цепи постоянного тока.
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 иллюстрируется схемой на рис. 1.1, из которой видно, что на участке цепи с сопротивлением R=100 Ом создается падение напряжения U=9,09 В, измеряемое вольтметром. Согласно (1.1) ток в цепи I = 9,09/100 = 90,9 мА, что и измеряет последовательно включенный в цепь амперметр.
При размыкании ключа Х в схеме реализуется режим холостого хода, при этом вольтметр U измеряет ЭДС источника Е=10 В, а вольтметр Ui имеет нулевые показания. При замыкании ключа К в схеме реализуется режим короткого замыкания и ток короткого замыкания
Io=E/Ri=10/10=1А.
При этом вольтметр Ui измеряет падение напряжения
Ui=Io Ri=10B.
Закон Ома для полной цепи: ток в замкнутой электрической цепи равен ЭДС источника Е, деленной на сопротивление всей цепи. Применительно к цепи ни рис. 1.1 ее полное сопротивление равно Ri + R, и на основании закона Ома получаем
I=E/(Ri+R)=90,9 мА,
электрический цепь напряжение замыкание
что и измеряет амперметр.
Обобщенный закон Ома: ток в замкнутой одноконтурной цепи равен отношению алгебраической суммы всех ЭДС к арифметической сумме всех сопротивлений. Перед расчетом выбирают направление обхода контура и считают, это направление за положительное направление тока.
Рис. 1.1. Простейшая цепь постоянного тока
При определении алгебраической суммы ЭДС со знаком плюс берут те ЭДС, направления которых совпадают с выбранными положительным направлением тока, и со знаком минус - ЭДС с противоположными направлениями.
Рис. 1.2. Одноконтурная цепь с двумя источниками напряжения
В качестве примера рассмотрим изображенную на рис. 1.2 одноконтурную цепь, состоящую из источников напряжения Е1=120 В, Е2=40В и резисторов с сопротивлениями R1=12 Ом и R2=8 Ом. Определим напряжение между точками А и В.
Выберем направление обхода контура по часовой стрелке. В таком случае ЭДС Е1 войдет со знаком "+", поскольку ток от Е1 совпадает с направлением обхода (положительным направлением тока во внешней цепи считается направление от положительного к отрицательному зажиму источника). При обходе же источника Е2 направление обхода не совпадает с направлением тока, который создается этим источником. Поэтому для схемы на рис. 1.2 ток в цепи
I= (E1-E2)/(R1+R2)=80/20=4 А.
Так как величина тока получилась положительной, то, следовательно, направление тока совпадает с выбранным. Если бы результат получился отрицательным, то это означает, что действительное направление тока в цепи противоположно выбранному.
Напряжение UAB между точками А и В определяется с помощью закона Ома для участка цепи. Выберем участок А-Е2-В. Для этого участка закон Ома запишется в следующем виде:
I=(UAB-E2)/R2, откуда
UAB=E2+I R2=40+4·8=72 В.
Мощность, рассеиваемая резистором: протекание тока через резистор приводит к рассеянию энергии (преобразование электрической энергии в тепло); рассеиваемую мощность можно подсчитать по формуле:
P=RI2=U2/R.
Порядок выполнения работы
Анализ схемы. Рассчитайте цепь, изображённую на рис.1.3.
Рис.1.3. Цепь постоянного тока с одним источником ЭДС
|
Вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
E1=5B |
|||||||||
|
R1= |
51 |
68 |
75 |
82 |
91 |
100 |
51 |
68 |
|
|
R2= |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
200 |
300 |
400 |
|
|
R3= |
300 |
430 |
560 |
750 |
300 |
430 |
560 |
750 |
|
|
R4= |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
200 |
300 |
400 |
|
|
Вар. |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
|
E1=5B |
|||||||||
|
R1= |
75 |
82 |
91 |
100 |
51 |
68 |
75 |
82 |
|
|
R2= |
560 |
750 |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
200 |
|
|
R3= |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
300 |
430 |
560 |
|
|
R4= |
560 |
750 |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
200 |
|
|
Вар. |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|
|
E1=10B |
|||||||||
|
R1= |
100 |
130 |
150 |
160 |
180 |
200 |
100 |
130 |
|
|
R2= |
200 |
300 |
430 |
560 |
730 |
200 |
300 |
430 |
|
|
R3= |
300 |
430 |
560 |
750 |
300 |
430 |
560 |
750 |
|
|
R4= |
200 |
300 |
430 |
560 |
730 |
200 |
300 |
430 |
|
|
Вар. |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
|
|
E1=10B |
|||||||||
|
R1= |
150 |
160 |
180 |
200 |
100 |
130 |
150 |
160 |
|
|
R2= |
560 |
150 |
200 |
300 |
430 |
560 |
750 |
200 |
|
|
R3= |
200 |
300 |
430 |
560 |
730 |
300 |
430 |
560 |
|
|
R4= |
560 |
750 |
200 |
300 |
430 |
560 |
730 |
200 |
Для этого по указанию преподавателя выберите её вариант (значения R1 и R2) и вычислите ток в цепи и напряжение UAB в режиме нагрузки, короткого замыкания (к.з.) и холостого хода (х.х.). Подсчитайте мощности рассеяния на резисторах R1 и R2 во всех режимах. Результаты вычислений занесите в таблицу 1.1 в колонку «Расчёт».
Таблица 1.1
|
R1=100 R2=200 |
Расчёт |
Моделирование |
|||||||
|
Режим |
U(R1)B |
U(R2)B |
I(R1)мА |
P(R1)мВт |
P(R2)мВт |
U(R1)B |
U(R2)B |
I(R1)мА |
|
|
Нагрузка |
1,667 |
3,333 |
17 |
28 |
56 |
1,67 |
3,33 |
17 |
|
|
Х.х. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
К.з. |
5 |
0 |
50 |
250 |
0 |
5 |
0 |
50 |
Рассчитайте для своего варианта ток в цепи, изображённой на рис.1.4, и вычислите напряжение UAB и падения напряжений на резисторах R1 и R3. Результаты вычислений занесите в таблицу 1.2 в колонку «Расчёт».
Рис.1.4. Цепь постоянного тока с источниками ЭДС Е1 и Е2
Таблица 1.2
|
R1= 100 R3= 430 |
Расчёт |
Моделирование |
|||||||
|
Параметры |
I(R1)мА |
U(R1)B |
U(R3)B |
UAB B |
I(R1)мА |
U(R1)B |
U(R3)B |
UAB B |
|
|
Значения |
38 |
3,774 |
16,226 |
1,226 |
38 |
3,78 |
16,23 |
1,23 |
Рассчитайте для своего варианта ток в цепи, изображённой на рис.1.5, и вычислите напряжение UAB и падения напряжений на резисторах R1 и R4. Результаты вычислений занесите в таблицу 1.3 в колонку «Расчёт».
Рис.1.5. Цепь постоянного тока с источниками ЭДС Е1 и Е3
Таблица 1.3
|
R1= 100R4= 200 |
Расчёт |
Моделирование |
|||||||
|
Параметры |
I(R1)мА |
U(R1)B |
U(R4)B |
UAB B |
I(R1)мА |
U(R1)B |
U(R4)B |
UAB B |
|
|
Значения |
-33 |
-3,333 |
-6,667 |
8,333 |
-33 |
-3,33 |
-6,67 |
8,33 |
Моделирование схемы
Включите компьютер и установите в нём программу моделирования электронных схем EWB.
Рис.1.6. Модель цепи постоянного тока с одним источником ЭДС
Соберите на электронном столе схему, приведённую на рис.1.6, с номиналами резисторов для вашего варианта. Она отличается от схемы, приведённой на рис.1.3 только наличием измерительных приборов - амперметра и вольтметров. Включите схему в режимах нагрузки, холостого хода и короткого замыкания и занесите все измеренные значения в таблицу 1.1 в колонку «Моделирование». Соберите на электронном столе схему, приведённую на рис.1.7, с номиналами резисторов для вашего варианта (аналог схемы, приведённой на рис.1.4).
Соберите на электронном столе схему, приведённую на рис.1.8, с номиналами резисторов для вашего варианта (аналог схемы, приведённой на рис.1.5).
Рис.1.7. Модель цепи постоянного тока с источниками ЭДС Е1 и Е2
Включите схему и занесите все измеренные значения в таблицу 1.2 в колонку «Моделирование».
Рис.1.8. Модель цепи постоянного тока с источниками ЭДС Е1 и Е3
При оформлении отчёта сделайте выводы из сопоставления расчётных и экспериментальных данных и результатов моделирования.
Отчёт
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Порядок расчета неразветвленной электрической цепи синусоидального тока комплексным методом. Построение векторной диаграммы тока и напряжений. Анализ разветвленных электрических цепей, определение ее проводимости согласно закону Ома. Расчет мощности.
презентация [796,9 K], добавлен 25.07.2013Расчет значений тока во всех ветвях сложной цепи постоянного тока при помощи непосредственного применения законов Кирхгофа и метода контурных токов. Составление баланса мощности. Моделирование заданной электрической цепи с помощью Electronics Workbench.
контрольная работа [32,6 K], добавлен 27.04.2013Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа.
реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013Основные методы решения задач на нахождение тока и напряжения в электрической цепи. Составление баланса мощностей электрической цепи. Определение токов в ветвях методом контурных токов. Построение в масштабе потенциальной диаграммы для внешнего контура.
курсовая работа [357,7 K], добавлен 07.02.2013Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012Закон Ома для участков цепи и закон Ома для полной цепи. Применения правил Кирхгофа для расчета цепей постоянного тока. Постановка задачи о расчете цепи постоянного тока.
лабораторная работа [22,7 K], добавлен 18.07.2007Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с использованием законов Кирхгофа, методом контурных токов, узловых. Расчет баланса мощностей цепи. Определение параметров однофазной линейной электрической цепи переменного тока и их значений.
курсовая работа [148,1 K], добавлен 27.03.2016Расчет токов во всех ветвях электрической цепи методом применения правил Кирхгофа и методом узловых потенциалов. Составление уравнения баланса мощностей. Расчет электрической цепи переменного синусоидального тока. Действующее значение напряжения.
контрольная работа [783,5 K], добавлен 05.07.2014Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Изучение неразветвленной цепи переменного тока, построение векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжений на активном и емкостном сопротивлении. Подключение к генератору трёхфазного напряжения и подача синусоидального напряжения.
лабораторная работа [164,3 K], добавлен 12.01.2010Исследование режима работы основных элементов электрической цепи: источника (генератора), приемника и линии электропередачи на примере цепи постоянного тока. Влияние тока в цепи или сопротивления нагрузки на параметры режимов работы элементов цепи.
лабораторная работа [290,8 K], добавлен 22.12.2009Анализ трехфазной цепи при включении в нее приемников по схеме "треугольник". Расчет двухконтурной электрической цепи. Метод эквивалентных преобразований для многоконтурной электрической цепи. Метод применения законов Кирхгофа для электрической цепи.
курсовая работа [310,7 K], добавлен 22.10.2013Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Определение тока в ветвях по законам Кирхгофа. Суть метода расчета напряжения эквивалентного генератора. Проверка выполнения баланса мощностей. Расчет однофазной электрической цепи переменного тока.
контрольная работа [542,1 K], добавлен 25.04.2012Особенности измерения силы тока в цепи с помощью амперметра. Методика расчета силы тока в неразветвленной части электрической цепи по первому закону Кирхгофа, проверка его правильности. Анализ абсолютной и относительной погрешностей параметров цепи.
лабораторная работа [155,4 K], добавлен 12.01.2010Изучение неразветвленной цепи переменного тока. Особенности построения векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжения на активном и индуктивном сопротивлении. Построение векторной диаграммы и треугольников сопротивления и мощностей.
лабораторная работа [982,7 K], добавлен 12.01.2010Моделирование электрической цепи с помощью программы EWB-5.12, определение значение тока в цепи источника и напряжения на сопротивлении. Расчет токов и напряжения на элементах цепи с использованием формул Крамера. Расчет коэффициента прямоугольности цепи.
курсовая работа [86,7 K], добавлен 14.11.2010Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике. Цепь постоянного тока. Зависимость силы тока от напряжения. Перемещение единичного положительного заряда по цепи постоянного тока. Применение закона Ома для неоднородного участка цепи.
реферат [168,3 K], добавлен 02.12.2010Произведение расчетов разветвленной цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии; цепи переменного тока с параллельным соединением приемников, трехфазной цепи при соединении "звездой"; однокаскадного низкочастотного усилителя.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 31.01.2013Описание схемы и определение эквивалентного сопротивления электрической цепи. Расчет линейной цепи постоянного тока, составление баланса напряжений. Техническая характеристика соединений фаз "треугольником" и "звездой" в трехфазной электрической цепи.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.06.2013Вычисление численного значения токов электрической цепи и потенциалов узлов, применяя Законы Ома, Кирхгофа и метод наложения. Определение баланса мощностей и напряжения на отдельных элементах заданной цепи. Расчет мощности приемников (сопротивлений).
практическая работа [1,4 M], добавлен 07.08.2013
