Исследование принципа наложения и свойства взаимности

Цель работы: экспериментально проверить справедливость прин-ципа наложения и свойства взаимности.

3.1 Откройте файл лаб3-э1 (рисунок 10). Установите значения ис-точников ЭДС в пределах от 10 до 30 В, источника тока в пределах от 0.5 до 2 А, сопротивления резисторов в пределах от 10 до 200 Ом. По резуль-татам эксперимента заполните второй столбец таблицы 3.1.

 

Рисунок 10

 

3.2 Определить напряжения на резисторах и токи в ветвях при действии каждого источника в отдельности (то есть в отсутствии осталь-ных источников в цепи). Для этого размыкаем ветви с источниками, кото-рые должны быть исключены, оставляя их внутренние сопротивления. Та-ким образом, на месте идеальных источников ЭДС появляются коротко-замкнутые перемычки, а на месте источников тока – разрыв цепи. Резуль-таты эксперимента запишите в таблицу 3.1.

3.3 По данным столбцов 3-6 таблицы 3.1 методом наложения найти алгебраические суммы частичных токов в ветвях и напряжений на сопро-тивлениях. Результаты расчётов занести в седьмой столбец таблицы 3.1 и сравнить с экспериментальными данными во втором столбце.

 

 

Таблица 3.1

 

Эксперимент	В цепи действуют все источники	В цепи действует источник тока J	В цепи действует источник ЭДС, Е1	В цепи действует источник ЭДС, Е2	В цепи действует источник ЭДС, Е3	Результаты расчётов	Результаты расчётов
Напряжение источника Е1, В
Напряжение источника Е2, В
Напряжение источника Е3, В
Ток источника J, А
Ток в первой ветви I1, А
Ток во второй ветви I2, А
Ток в третьей ветви I3, А
Ток в четвертой ветви I4, А
Напряжение на R1, В
Напряжение на R2, В
Напряжение на R3, В
Напряжение на R4, В

 

 

3.4 Рассчитать аналитически схему на рисунке 10, используя прин-цип наложения. Пример расчёта приведён в приложении А. Результаты расчётов занести в восьмой столбец таблицы 3.1 и сравнить с эксперимен-тальными данными во втором столбце.

3.5 Проверка справедливости свойства взаимности. Откройте файл лаб3-э2 (рисунок 11). Установите значения источников ЭДС в пределах от 10 до 30 В, сопротивления резисторов в пределах от 30 до 300 Ом. В таблицу 3.2 запишите значение источника ЭДС в первой ветви и значение тока в седьмой ветви. На рисунке 12 источник исключили из первой вет-ви, а в седьмую ветвь включили источник ЭДС, значение напряжения, ко-торого равно значению исключенного источника. В таблицу 3.2 запишите значение источника ЭДС в седьмой ветви и значение тока в первой ветви.

 

 

3.6 Сравните результаты двух последних опытов.

 

Рисунок 11 Рисунок 12

 

Таблица 3.2

Эксперимент 1	Эксперимент 2
Напряжение источни-ка ЭДС в первой ветви, В	Ток в седь-мой ветви, А	Напряжение источ-ника ЭДС в седьмой ветви, В	Ток в пер-вой ветви, А

 

3.7 Проанализируйте и объясните результаты экспериментов.

3.8 Контрольные вопросы

3.8.1 Сформулируйте принцип наложения. 3.8.2 Сформулируйте свойство взаимности. 3.8.3 Для каких электрических цепей справедлив принцип наложения? 3.8.4 Изложите алгоритм определения токов в электрической цепи мето-дом наложения. 3.8.5 Что называется входными и взаимными проводимостями?

3.8.6 Какие величины в электрической цепи (токи, напряжения, мощности) можно определить, используя принцип наложения?

Лабораторная работа №4

Исследование двухполюсников

Цель работы: проверить справедливость теоремы об активном двухполюснике и эквивалентность преобразований двухполюсников.

4.1 Эксперимент 1: Проверка теоремы об активном двухполюснике. Откройте файл лаб4-э1 (рисунок 13). Установите параметры цепи. Экспе-

риментально определите ток в первой ветви и запишите его значение в таблицу 4.1.

Рисунок 13

 

Отсоедините от зажимов а и b первую ветвь (режим холостого хода) и подключите к ним вольтметр. Значение U_abxx запишите в таблицу 4.1. От-соедините от зажимов а и b вольтметр и подключите к ним амперметр (ре-жим короткого замыкания). Зная I_кз, определите величину входного сопро-тивления цепи относительно зажимов а и b:

4.2 Используя параметры эквивалентного генератора, рассчитайте ток в первой ветви.

4.3 Измерьте в преобразованной схеме ток в первой ветви с по-мощью амперметра и сравните результаты с расчётными. Заполните таб-лицу 4.1

Рисунок 14

 

4.5 Эксперимент 3: Замена последовательного и параллельного со-единения идеальных источников. Откройте файл файл лаб4-э3 (рисунок 15). Установите произвольные значения напряжений источников ЭДС и токов источников тока. Рассчитайте значения эквивалентных источников в каждой схеме относительно зажимов А и B. Подключите к этим зажимам приборы и проверьте условие эквивалентности.

 

Рисунок 15

 

4.5 Эксперимент 4: Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Откройте файл лаб4-э4 (рисунок 16).

Рисунок 16

Установите параметры неидеального источника тока относительно рези-стора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС. Замените неидеальный источник тока в схеме на неиде- альный источник ЭДС. С помощью приборов определите токи и напряже-ния в нагрузке в обеих схемах.

4.7 Эксперимент 5: Преобразование пассивного двухполюсника. Откройте файл лаб4-э5 (рисунок 17).

 

Рисунок 17

Установите значения сопротивлений R1-R6. Рассчитайте эквивалентное сопротивление относительно зажимов а и b. Измерьте с помощью мульти-метра эквивалентное сопротивление и сравните с расчётным.

4.8 Проанализируйте полученные результаты.

4.9 Контрольные вопросы

4.9 1 Что такое активный двухполюсник?

4.9.2 Что такое пассивный двухполюсник?

4.9.3 Сформулируйте теорему об активном двухполюснике.

4.9.4 Изложите алгоритм расчёта электрической цепи методом эквивалент-ного генератора.

4.9.5 В каких случаях целесообразно применять метод эквивалентного ге-нератора.

 

 

Лабораторная работа № 5