Материал: 2 лаба
6
3 Ход работы
3.1 Экспериментальные результаты и их обработка
3.1.1 Расчет токов всех ветвей
Рассчитать токи всех ветвей методом контурных токов.
Значения э.д.с. в соответствии с вариантом равны:
Е1 = 2 В
Е2 = 4 В
E3 = 6 В
Для упрощения работы по расчёту цепи на рисунке 3 приведена система уравнений с учетом обозначений, принятых на рисунке 2.
11( 1 + 2) − 22 2 = 1 − 2 {−11 2 + 22( 2 + 3 + 4) − 33 4 = 2 − 3
−22 4 + 33( 4 + 5) = 3
Рисунок 3 – Система уравнений Значения контурных токов:
I11 = -3.6 мА
I22 = 2.52 мА
I33 = 13,51 мА
3.1.2 Экспериментально определить токи всех ветвей
Для определения тока какой-либо ветви замерить с помощью вольтметра напряжений на соответствующем резисторе и, зная сопротивление резистора,
пересчитать напряжение в ток по закону Ома. Например:
1
1 = 1
Результат занесён в таблицу 2.
7
Таблица 2 – Результаты измерений
Элемент |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
|
|
|
|
|
|
Сопротивление, |
300 |
150 |
150 |
300 |
200 |
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение, В |
0,99 |
0,92 |
0,44 |
3,36 |
2,64 |
|
|
|
|
|
|
Ток(эксперимент), |
3,3 |
6,13 |
2,93 |
11,2 |
13,2 |
мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток(расчёт), мА |
3,6 |
6,12 |
2,52 |
10,99 |
13,51 |
|
|
|
|
|
|
3.1.3 Рассчитать потенциалы всех узлов
Если узел 4 (см. рисунок 2) заземлить, то неизвестными будут потенциалы двух узлов: второго и пятого.
Составленная по методу узловых потенциалов система уравнений относительно указанных неизвестных приведена ниже:
|
|
( |
1 |
|
+ |
|
1 |
+ |
1 |
) |
− |
1 |
|
= |
1 |
|
+ |
|
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
||||
|
− |
|
1 |
|
+ |
( |
1 |
+ |
1 |
|
+ |
1 |
) = |
|
3 |
|
|||||||||
{ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|||
Значение потенциалов узлов:
2 = 3,08 В5 =2,7 В
2.1.4 Замерить потенциалы всех узлов
Для замера потенциалов узлов первого и пятого следует один шнур вольтметра подключить к гнезду “4” макета, а другой шнур поочерёдно подключать к гнёздам “2” и “5”. Результат измерений занесён в таблице 3.
8
Таблица 3 – Результаты измерений потенциалов
|
2, В |
5, В |
|
|
|
Расчёт |
3,08 |
2,7 |
|
|
|
Эксперимент |
3,06 |
2,64 |
|
|
|
2.1.5 Проверить экспериментально выполнение второго правила Кирхгофа для контура 4, 2, 5, 4
Согласно второму правилу Кирхгофа в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме напряжений на нагрузках. Поэтому для выполнения данного пункта программы следует замерить напряжения на зажимах источников Е2 и Е3 и напряжения на резисторах R2, R3, R4 при измерениях необходимо учитывать полярности напряжений, приняв за направление обхода контура при проведении измерений направление контурного тока I22 на рисунке 2 (переключаясь вольтметром с одного элемента на другой переносить оба шнура, не изменяя их
последовательности). |
|
|
|
|
||
Результаты измерений занести в таблицу 4. |
|
|
||||
Таблица 4 – Проверка второго правила Кирхгофа |
|
|
||||
Е2, В |
Е3, В |
Алгебраическая |
UR2, B |
UR3, B |
UR4, B |
Алгебраическая |
|
|
сумма э.д.с., В |
|
|
|
сумма |
|
|
|
|
|
|
напряжений, В |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
-6 |
-2 |
0,92 |
0,44 |
-3,36 |
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
2.1.6 Экспериментально проверить метод наложения
Согласно методу наложения ток в любой ветви электрической цепи равен алгебраической сумме частичных токов этой ветви. Поэтому для выполнения настоящего пункта программы требуется собрать поочередно три частичные схемы (по количеству источников в исследуемой цепи), которые приведены на рисунках 3–5.
9
На макете частичные схемы создаются установкой переключателей SA1
... SA3: одного - в положение “Е”, двух других - в положение “КЗ”.
Результаты измерений и подсчетов занесены в таблицу 5.
10
Таблица 5 – Частичные токи ветвей
|
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление, Ом |
300 |
150 |
150 |
300 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема |
Напряжение, |
-1,59 |
0,49 |
0,28 |
0,22 |
0,22 |
на |
В |
|
|
|
|
|
рисунке |
|
|
|
|
|
|
Ток, мА |
5,3 |
3,27 |
1,87 |
7,33 |
1,1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема |
Напряжение, |
|
|
|
|
|
на |
В |
1,97 |
-2,08 |
1,11 |
0,87 |
0,87 |
рисунке |
|
|
|
|
|
|
Ток, мА |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
6,57 |
-1,39 |
7,4 |
2,9 |
4,35 |
|
|
|
|
|
|
|
Схема |
Напряжение, |
|
|
|
|
|
на |
В |
0,63 |
0,63 |
-0,92 |
-4,42 |
1,56 |
рисунке |
|
|
|
|
|
|
Ток, мА |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
2,1 |
4,2 |
-6,13 |
-1,47 |
7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
Алгебраическая сумма |
3,37 |
-6,4 |
3,13 |
-11,1 |
-13,25 |
|
частичных токов, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментальное |
3,3 |
6,13 |
2,93 |
11,2 |
13,2 |
|
значение тока из |
|
|
|
|
|
|
таблицы 3, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1.7 Рассчитать методом двух узлов схему на рисунке 6 |
|
||||