Разветвленная нелинейная электрическая цепь

Цель работы

Экспериментальное получение вольт-амперных характеристик нелинейных резистивных элементов, графический расчет разветвленной нелинейной электрической цепи постоянного тока и экспериментальная проверка результатов расчета.

Перечень минимодулей

Наименование минимодуля	Количество
Потенциометр ППБ-3А – 150 Ом	1
Нелинейный элемент	1
Лампа накаливания А12 – 1,2 W2*4,6d	1
Резистор 2 Вт 100 Ом	1

Порядок выполнения работы

2.1 Собрать электрическую цепь для снятия вольт-амперных характеристик элементов цепи рис.1 и предъявить ее для проверки преподавателю.

Рис.1

В качестве регулируемого источника постоянного напряжения использовать минимодуль потенциометра RP1. В качестве амперметра использовать цифровой амперметр в режиме измерения постоянного тока. В качествевольтметра использовать стрелочный прибор. Обратить внимание на полярность напряжения на нелинейном элементе R 1.

2.2 Снять вольт-амперную характеристику нелинейного элемента R1. Для этого установить ручку потенциометра RP1 в крайнее левое положение. Включить источник питания (выключатель SA3). Увеличивая плавно выходное напряжение потенциометра RP1 провести необходимые измерения при изменении тока от 0 до 80-100 мА. Результаты измерений занести в таблицу1. Выключить электропитание стенда. Построить вольт-амперную характеристику нелинейного элемента.

Таблица 1

U, В
I, А

 

2.3 Снять вольт-амперные характеристики лампы накаливания и резистора. Для этого собрать цепь с последовательным соединением лампы накаливания HL и резистора R1 (рис.2). Предъявить схему для проверки преподавателю.

Рис.2

Установить ручку потенциометра RP1 в крайнее левое положение. Включить источник питания (выключатель SA3). Увеличивая плавно выходное напряжение потенциометра RP1 измерить напряжение на входе цепи U, на лампе накаливания U_л и на резисторе U_R, а также ток I. Результаты измерений занести в таблицу 2. Выключить электропитание стенда. Построить вольт-амперные характеристики цепи, лампы накаливания HL, резистора R1.

Таблица 2

I, А
U, В
Uл, В
UR, В

    2.4 Снять вольт-амперные характеристики цепи со смешанным соединением элементов. Для этого собрать электрическую цепь по рисунку 3 и предъявить ее для проверки преподавателю.

    Включить источник электропитания и снять вольт-амперную характеристику всей цепи U_эксп=f(I). Установить ручку потенциометра RP1 в крайнее левое положение. Увеличивая плавно выходное напряжение потенциометра RP1 измерить напряжение на входе цепи U, а также ток I, потребляемый от источника питания.

Рис. 3

Результаты измерений занести в таблицу 3. Выключить источник питания.

Таблица 3

U, В
I, А

    2.5 Записать уравнения законов Кирхгофа для исследуемой цепи. Используя результаты экспериментов построить расчетную вольт-амперную характеристику всей цепи U_расч=f(I). Здесь же нарисовать полученную экспериментальную вольт-амперную характеристику цепи U_эксп=f(I) и сравнить их.

    2.6 Выполнить графический расчет токов ветвей и напряжений на отдельных участках цепи по рисунку 3 для указанного преподавателем значения входного напряжения. Результаты расчетов занести в таблицу 4.

Таблица 4

	U, В	U1, В	U23, В	I1, А	I2, А	I3, А
Расчет
Эксперимент

    2.7 Для проверки расчета нелинейной цепи собрать электрическую цепь по рисунку 4 и предъявить ее для проверки преподавателю. После проверки схемы включить электропитание и установить заданное значение входного напряженияU. Измерить токи I₁, I₂, I₃, а также напряжения U₁, U₂₃ на отдельных участках цепи. Результаты занести в таблицу 4.

    2.8 Сделать вывод об особенностях применения законов Кирхгофа в нелинейной цепи постоянного тока.

Рис. 4

    2.9 По указанию преподавателя рассчитать статическое и дифференциальное сопротивления нелинейного элемента.

 

Контрольные вопросы

1. Понятие «нелинейный элемент» электрической цепи.

2. Графический метод расчета цепей с последовательным и параллельным соединением нелинейных элементов.

3. Статическое и дифференциальное сопротивления нелинейных элементов.

4. Область применения нелинейных элементов.