Обработка результатов экспериментов

ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ ТОКОВ

По результатам пп. 1.1.1.3-1.1.1.6 проверить выполнение закона Кирхгофа для токов. При этом следует иметь в виду, что полярность амперметра взаимнооднозначно связана с условно-положительным направлением тока, как показано на рис. 1.3. Предполагается, что ток, втекающий в плюс амперметра, вызывает его положительные показания.

 

Рис.1.3. Соответствие полярности амперметра и условно-положительного направления тока

ЗАКОН КИРХГОФА ДЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ

По результатам пп. 1.1.2.3-1.1.2.6 проверить выполнение закона Кирхгофа для напряжений. При этом следует иметь в виду, что полярность вольтметра взаимнооднозначно связана с условно-положительным направлением напряжения, как показано на рис. 1.4. Предполагается, что, если потенциал т. a выше потенциала т. b, то показания вольтметра будут положительными.

 

Рис.1.4. Соответствие полярности вольтметра и условно-положительного направления напряжения

Контрольные вопросы

1. Могут ли все амперметры в схеме рис. 1.1 давать показания одного знака?

2. Могут ли все вольтметры в схеме рис. 1.2 давать показания одного знака?

3. Попробуйте представить исследуемую цепь в виде двух подсхем, соединенных несколькими проводами (рис. 1.5). Эту процедуру иногда называют сечением схемы. Включите амперметры в эти провода (т.е. в ветви сечения) и проверьте, выполняется ли закон Кирхгофа для сечения?

 

Рис.1.5. Разделение схемы на две подсхемы

4. Существуют ли физические ограничения на применение законов Кирхгофа?

5. Что имеют в виду, когда говорят о топологическом характере законов Кирхгофа?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

«ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. ЧАСТЬ I»

Цель работы:

1. Изучение теоретического материала [ 1, п.1.12, п. 1.16].

2. Методом вычислительного эксперимента убедиться в выполнении следующих принципов и теорем: принципа эквивалентности, принципа взаимности и теоремы компенсации.

Порядок выполнения работы

а) Собрать пассивную резистивную схему, заданную преподавателем. Идеализированные резистивные элементы выбираются из группы Basic, семейство BASIC_VIRTUAL, элемент RESISTOR_VIRTUAL. После того, как элемнт помещен на рабочее поле, остальные элементы того же типа могут быть добавлены из раскрывающегося списка «In Use List» на панели инструментов. Один из узлов цепи необходимо заземлить, соединив его с элементом Ground (земля), находящимся в группе Sources, семейство POWER_SOURCES.

б) Заменить позиционные обозначения резистивных элементов по умолчанию (поле Reference ID, вкладка Label окна свойств) на заданные в схеме. Это окно открывается двойным щелчком кнопкой мыши на элементе. В поле Label можно указать дополнительную информацию.

в) Проставить значения сопротивлений (поле Resistance на вкладке Value окна RESISTOR_VIRTUAL), выбрав их произвольно из диапазона 10…100 Ом.

г) Проставить номера узлов. Они указываются в поле Node Name окна Node, открывающемся после двойного щелчка на любом проводнике, подключенном к данному узлу.

В результате схема имеет примерно следующий вид:

Рис.2.1. Исходная резистивная схема

Данную схему будем называть исходной и использовать ее во всех экспериментах данной работы.

д) Сохранить файл с исходной схемой в папке Student под уникальным именем (см. Приложение, П1.5). Имя файла и номер компьютера (на системном блоке) записать в протокол.

ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

2.1.1.1. К двум произвольно выбранным узлам подключить источник постоянного напряжения (группа Sources, семейство POWER_SOURCES, элемент DC_POWER). В рассматриваемом примере выбраны узлы 1 и 4. Присвоить источнику произвольные напряжение и обозначение.

.

 

Схема примет вид

2.1.1.2. Подключить амперметр и вольтметр постоянного тока (из группы Indicators) для измерения тока и напряжения источника.

В результате схема приобретает вид

Рис.2.2. Схема эксперимента по определению эквивалентного сопротивления методом амперметра и вольтметра

2.1.1.3. «Включить» схему, нажав на кнопку Run на панели инструментов (или нажать клавишу F5.). Записать в протокол значения тока и напряжения. Найти эквивалентное сопротивление цепи относительно узлов подключения источника по закону Ома. “Выключить” схему (Run или F5).

2.1.1.4. Сохранить файл в папке Student под именем, отличным от исходной схемы. Имя файла записать в протокол.

2.1.1.5. Загрузить исходную схему (см. Приложение, П1.5). С панели приборов (Instruments) взять мультиметр (Multimetr)

 

Раскройте обозначение двойным щелчком и нажмите на кнопку W. (режим омметра)

Подключить мультиметр к тем же узлам, что и в п.2.1.1.1. “Включить” схему и записать показания омметра в протокол. Сравнить полученное значение эквивалентного сопротивления с результатом п.2.1.1.3.

2.1.1.6. Собрать схему (можно в том же окне, где уже есть схема)

 

Задать напряжение источника равным значению, установленному в п. 2.1.1.1. Установить сопротивление резистора равным найденному эквивалентному значению. “Включить” цепь, записать показания приборов в протокол и сравнить их с полученными ранее в п. 2.1.1.3 величинами. Сформулировать принцип эквивалентности.