Основні правила техніки безпеки

Л а б о р а т о р н а р о б о т а № 1

ВСТУПНЕ ЗАНЯТТЯ

Мета роботи

Визначення параметрів та характеристик реальних джерел електрорушійної сили (ЕРС).

Головні задачі дослідження

Ознайомлення з основними правилами техніки безпеки при виконанні лабораторних робіт в лабораторіях кафедри теоретичної електротехніки; експериментальне визначення ЕРС та внутрішнього опору джерел живлення постійної напруги.

 

ОСНОВНІ ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

 

1. При виконанні робіт на електротехнічних пристроях слід неухильно дотримуватись правил техніки безпеки, оскільки електрична напруга 36 В є небезпечною для життя людини.

2. Електричне коло дозволяється складати лише за умов відсутності напруги на вихідних затискачах джерел живлення, що забезпечується відповідним положенням тумблерів активних блоків навчально-дослідних лабораторних стендів. Це правило стосується і випадків, коли під час дослідів виникає потреба будь-яких змін в електричному колі, що досліджується (закріпити провідник, замінити вимірювальний прилад, підключити додаткове джерело живлення чи змінити характер навантаження і т. ін.).

3. Одержавши дозвіл керівника занять, увімкнення та вимкнення електричного кола слід виконувати однією рукою. Інша рука при цьому не повинна торкатись ні до яких елементів електричного кола. Бажано, щоб обличчя особи, що виконує комутаційні операції, знаходилось якомога далі від комутаційної апаратури.

4. Доки електричне коло знаходиться під напругою, забороняється торкатись до його струмопровідних частин.

5. Студентам забороняється виконувати будь-які операції з обладнанням розподільчого щита лабораторії.

 

Робоче завдання

1. Набрати на складальному полі електричне коло, монтажна схема якого зображена на рис. 1.1 а. Слід звернути увагу, що в цьому досліді, а також і в усіх наступних, як джерело живлення розглядається джерело разом з паралельним резистором (Е₁,R₆), (E₂,R₇). Опір цього резистора враховується при визначенні внутрішнього опору джерела, тому в принципіальній схемі паралельний резистор відсутній.

2. Приєднати до точок “а” і “б” вольтметр і визначити величину електрорушійної сили (Е) джерела живлення. Одержаний результат занести в таблицю 1.1.

3. Набрати на складальному полі електричне коло, монтажна схема якого зображена на рис.1.2.а.

4. Приєднати до точок “а” і “б” вольтметр і визначити величину напруги (U) на затискачах джерела живлення, а за допомогою амперметра – струм (І) в електричному колі. Одержаний результат занести в таблицю 1.1.

5. Користуючись формулою, наведеною в таблиці 1.1, вирахувати величини внутрішніх опорів R_о джерел живлення.

6. Побудувати навантажувальну (вольт-амперну) характеристику ідеального та реального джерела ЕРС, користуючись результатами дослідів пп.2 і 4 (U = f (I)).

 

a) б)

Рис. 1.1 – Робочі монтажна (а) та принципова (б) схеми

 

а) б)

Рис. 1.2 – Робочі монтажна (а) та принципова (б) схеми

 

Таблиця 1.1

Джерело живлення	E, (В)	U, (В)	I, (А)	, (Ом)

 

 

Стислі теоретичні відомості

 

Сукупність пристроїв, що утворюють шляхи для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можна описати з допомогою понять електрорушійної сили (ЕРС), струму та напруги, називають електричним колом. Основними елементами електричних кіл є джерела електроенергії, пристрої для її передавання та перетворення параметрів напруги і струмів, а також приймачі електроенергії. Джерелами електроенергії є пристрої, в яких теплова, хімічна, механічна енергія перетворюється на електричну. Приймачами електроенергії є пристрої, в яких вона перетворюється в інші види енергії: механічну, теплову, хімічну тощо.

В лабораторних роботах першого циклу досліджуються електричні кола з лінійними елементами – елементами, які мають прямолінійні вольт-амперні характеристики (ВАХ). ВАХ лінійного приймача електроенергії, наприклад резистора (рис. 1.3а) – це пряма лінія, яка проходить через початок координат. Як відомо, рівняння такої прямої y=kx; в координатах (I,R) U=IR, тобто коефіцієнт k – це опір резистора R.

 

а) б)

Рис.1.3. – Вольт-амперні характеристики лінійних приймача (а) та джерела (б)

електричної енергії

 

Джерело електроенергії характеризується насамперед електрорушійною силою (ЕРС) Е. ЕРС вважається спрямованою від від'ємного полюса джерела до додатного; це відповідає напрямку струму, спричиненого джерелом. ВАХ реального лінійного джерела зображена на рис. 1.3б. Струм на цьому рисунку вважається додатним, коли його напрям співпадає з напрямом ЕРС, тобто коли струм спричиняється джерелом, яке розглядається; струм може бути спричинений іншими джерелами і спрямований проти ЕРС, тоді він від'ємний. Рівняння прямої на рис. 1.3б y=kx+b,причому коефіцієнт k від'ємний; в координатах (I,U) U=E-IR₀, де R₀ –внутрішній опір джерела. Очевидно, при відсутності струму (I=0) напруга на джерелі збігається з його ЕРС. Часто розглядається ідеальне джерело, у якого відсутній внутрішній опір (R₀=0); тоді U=E незалежно від струму.

На рис. 1.2.б зображене найпростіше електричне коло, що складається з джерела (обведене пунктиром), навантаженого на резистор R_н. Джерело з резистором сполучені з'єднувальними провідниками з дуже малими опорами, якими звичайно нехтують; відповідно нехтують і падінням напруги на кожному з таких провідників. Таким чином, потенціал вздовж з'єднувального провідника не змінюється, і напруги на джерелі та резисторі однакові U_дж=U_н=U_аб. Як зазначалось раніше, U_дж=E-IR₀, U_н=IR_н, тобто E-IR₀=U_н. Саме з цього рівняння випливає формула для визначення R₀, наведена в таблиці 1.1. З цього ж рівняння випливає закон Ома для нерозгалуженого кола (рис. 1.2.б) з врахуванням внутрішнього опору джерела: