Цепи постоянного тока
Функционирование пассивных и активных элементов в электрических цепях постоянного тока. Переход от схемы источника электродвижущей силы к эквивалентной схеме источника тока. Эквивалентные преобразования схем. Расчет эквивалентного сопротивления цепи.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.05.2017 |
| Размер файла | 349,1 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/
Омский Государственный Технический Университет
Кафедра «Технология электронной аппаратуры»
Лабораторная работа №1
ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Выполнила: Студент гр. ЭН-161
Пашкова А.В
Проверил: Щелканов А.В
Омск, 2017
Теоретические положения
1. Элементы электрической цепи
В электрических цепях постоянного тока есть пассивные и активные элементы.
Пассивный линейный элемент - резистор, имеющий электрическое сопротивление R (рис. 1.1а). Ток I и напряжение Uab электрического сопротивления связаны законом Ома:
. (1.1)
Величина, обратная сопротивлению, есть электрическая проводимость:
. (1.2)
Активные линейные элементы - источники электромагнитной энергии подразделяются на:
а) независимые источники;
б) зависимые (управляемые) источники.
Независимые источники могут быть идеальные и реальные.
Идеальный источник электродвижущей силы характеризуется напряжением Uab, которое не зависит от тока I, и характеризуется электродвижущей силой Е (обозначения положительных направлений напряжения и тока показаны на рис. 1.1б):
. (1.3)
Идеальный источник тока. Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю. Ток J источника тока не зависит от напряжения Uab (внутренняя проводимость источника тока равна нулю, сопротивление источника тока бесконечно велико). Реальный источник электродвижущей силы имеет внутреннее сопротивление.
Идеальный и реальный источники тока (с внутренней проводимостью ) приведены на рис. 1.1г, д.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Переход от схемы источника электродвижущей силы к эквивалентной схеме источника тока осуществляется по формулам:
(1.4)
2. Закон Ома
При написании закона Ома следует, прежде всего, выбрать произвольно некоторое положительное направление тока (рис. 1.2).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Тогда выражение для тока
. (1.5)
Для ветви цепи, содержащей ЭДС и резисторы (например, для ветви acb, рис. 1.3)
Размещено на http://www.allbest.ru/
ток равен
, (1.6)
где - напряжение на концах ветви acb, отсчитываемое по выбранному положительному направлению тока;
- алгебраическая сумма ЭДС, находящихся в этой ветви;
- алгебраическая сумма ее сопротивлений.
3. Законы Кирхгофа
Для написания законов Кирхгофа необходимо задаться положительными направлениями токов каждой ветви.
Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма всех токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.
. (1.7)
Токи, направленные к узлу, условно принимаются положительными, а направленные от него - отрицательными (или наоборот).
Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС замкнутого контура равна алгебраической сумме падений напряжений в нем
. (1.8)
4. Эквивалентные преобразования схем
Сопротивления соединены последовательно, если они обтекаются одним и тем же током. Эквивалентное сопротивление цепи, состоящей из n последовательно соединенных сопротивлений, равно сумме этих сопротивлений
. (1.9)
При последовательном соединении n сопротивлений напряжения на них распределяются прямо пропорционально этим сопротивлениям.
. (1.10)
Сопротивления соединены параллельно, если все они присоединены к одной паре узлов (рис. 1.4а).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Эквивалентное сопротивление цепи, состоящей из n параллельно соединенных сопротивлений (см. рис. 1.4а)
или . (1.11)
В частном случае параллельного соединения двух сопротивлений R1 и R2 эквивалентное сопротивление
, (1.12)
при трех сопротивлениях
. (1.13)
При параллельном соединении n сопротивлений (рис. 1.4а) токи в них распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям или прямо пропорционально их проводимостям
. (1.14)
Замена смешанного соединения сопротивлений одним эквивалентным.
На рис. 1.4б приведена схема смешанного соединения. Их эквивалентное сопротивление
. (1.15)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Соединение трех сопротивлений, имеющее вид трехлучевой звезды (рис. 1.5а), называют соединением звезда, а соединение трех сопротивлений так, что они образуют собой стороны треугольника (рис. 1.5б) - соединением треугольник.
Формулы преобразования имеют следующий вид:
(1.16)
Размещено на http://www.allbest.ru/
При этом
(1.17)
Ток в сопротивлении R:
. (1.18)
Токи в каждой из ветвей:
, (1.19)
где .
Замена параллельно соединенных источников тока одним эквивалентным. Если несколько источников тока с токами J1, J2,..., Jn и внутренними проводимостями G1, G2,..., Gn соединены параллельно (рис. 1.7а), то их можно заменить одним эквивалентным источником тока (рис. 1.7б), ток которого Jэк равен алгебраической сумме токов, а его внутренняя проводимость Gэк равна сумме проводимостей отдельных источников
(1.20)
Размещено на http://www.allbest.ru/
5. Баланс мощностей
Для любой замкнутой электрической цепи сумма мощностей Ри, развиваемых источниками электрической энергии, равна сумме мощностей Рn, расходуемых в приемниках энергии
(1.21)
где - алгебраическая сумма; здесь положительны те слагаемые, для которых направления действия ЭДС Ek и соответствующего тока Ik совпадают, в противном случае слагаемое отрицательно;
- алгебраическая сумма; здесь положительны те из слагаемых, для которых напряжение на источнике тока (оно определяется расчетом внешней цепи по отношению к зажимам источника тока) и его ток Ik совпадают по направлению (как, например, на рис. 1.1г), в противном случае слагаемое отрицательное;
- алгебраическая сумма; здесь должны быть учтены как внешние сопротивления, так и сопротивления самих источников энергии.
6. Потенциальная диаграмма
Под потенциальной диаграммой понимают график распределения потенциала вдоль какого-либо участка цепи или замкнутого контура. По оси абсцисс на нем откладывают сопротивления вдоль контура, начиная с какой-либо произвольной точки, по оси ординат - потенциалы.
Каждой точке участка цепи или замкнутого контура соответствует своя точка на потенциальной диаграмме.
Задача 1.1
цепь электрический ток напряжение
Три резистора с сопротивлением R=10 Ом соединены последовательно. Определить эквивалентное сопротивление цепи. Как изменится эквивалентное сопротивление цепи, если эти резисторы соединить параллельно?
Задача 1.2
Для цепи определить сопротивление относительно зажимов 1-1' в режиме холостого хода (зажимы 2-2' разомкнуты) и короткого замыкания (зажимы 2-2' соединены между собой).
Задача 1.3
Определить эквивалентное сопротивление цепи, относительно зажимов a-b, если
Задача 1.4
Как изменится показание амперметра, если замкнуть рубильник (цепь подключена к источнику напряжения)?
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях.
контрольная работа [8,2 M], добавлен 14.05.2010Исследование 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 22.12.2009Основные элементы и характеристики электрических цепей постоянного тока. Методы расчета электрических цепей. Схемы замещения источников энергии. Расчет сложных электрических цепей на основании законов Кирхгофа. Определение мощности источника тока.
презентация [485,2 K], добавлен 17.04.2019Исследование 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 27.07.2013Свойства резистора. Расчет резистивной цепи постоянного тока методом эквивалентного генератора. Изучение методов уравнений Кирхгофа, контурных токов, узловых потенциалов, наложения и двух узлов. Расчет тока в электрических цепях и баланса мощностей.
контрольная работа [443,9 K], добавлен 07.04.2015Линейные 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 24.10.2012Специфические особенности расчета цепи постоянного тока классическим методом. Характеристика и расчет цепи постоянного тока операторным методом. Сравнительный анализ результатов произведенных расчетов. Особенности расчета цепи синусоидального тока.
реферат [863,1 K], добавлен 30.08.2012Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.
лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014Порядок расчета цепи постоянного тока. Расчет токов в ветвях с использованием законов Кирхгофа, методов контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора. Составление баланса мощностей и потенциальной диаграммы, схемы преобразования.
курсовая работа [114,7 K], добавлен 17.10.2009Метод контурных токов и узловых потенциалов. Составление баланса электрических мощностей. Построение потенциальной диаграммы для контура, который включает источники электродвижущей силы. Нахождение тока в ветви с помощью метода эквивалентного генератора.
контрольная работа [730,5 K], добавлен 27.03.2013Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Расчет однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих конденсатор и сопротивление.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.05.2010Основные методы расчета сложной цепи постоянного тока. Составление уравнений для контуров по второму закону Кирхгофа, определение значений контурных токов. Использование метода эквивалентного генератора для определения тока, проходящего через резистор.
контрольная работа [364,0 K], добавлен 09.10.2011Описание 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 27.06.2013Электрические цепи постоянного тока. Электромагнетизм. Однофазные и трехфазные цепи переменного тока. Электрические машины постоянного и переменного тока. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ "Расчет линейных цепей постоянного тока".
методичка [658,2 K], добавлен 06.03.2015Упорядоченное 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 02.12.2010Условия существования разности потенциалов (напряжения) между полюсами источника тока. Понятие и методика определения электродвижущей силы (ЭДС) источника. Измерение и сравнение ЭДС двух батарей с помощью компенсационной схемы, проверка их исправности.
лабораторная работа [346,3 K], добавлен 13.01.2013Схема линейной электрической цепи, измерение токов в ветвях методом наложения. Расчет потенциалов узлов. Определение тока в ветви методом эквивалентного генератора. Проверка соотношений эквивалентного преобразования треугольника в звезду и наоборот.
лабораторная работа [527,9 K], добавлен 17.02.2013Основные понятия, определения и законы в электротехнике. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока с использованием законов Ома и Кирхгофа. Сущность методов контурных токов, узловых потенциалов и эквивалентного генератора, их применение.
реферат [66,6 K], добавлен 27.03.2009Понятие и разновидности электрических схем, их отличительные признаки, изображение тех или иных предметов. Идеальные и реальные источники напряжения и тока. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Баланс мощности в цепи постоянного тока.
презентация [1,5 M], добавлен 25.05.2010Однофазные цепи синусоидального тока. Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения. Расчет линейной цепи постоянного тока методом двух законов Кирхгофа. Расчет характеристик асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором.
методичка [1,4 M], добавлен 03.10.2012
