Принцип взаимности (обратимости)

2.1.2.1. Загрузить исходный схемный файл.

2.1.2.2. В произвольно выбранную ветвь включить последовательно с резистором источник напряжения, величину которого задайте также произвольно. В другую произвольно выбранную ветвь включить амперметр. ”Включить” цепь и записать в протокол показания приборов (с учетом знаков).

2.1.2.3. Поменять местами источник и амперметр (с сохранением полярности подключения). ”Включить” цепь и записать в протокол показания приборов (с учетом знаков).

2.1.2.4. Сравнить результаты пп. 2.1.2.2 и 2.1.2.3 и сформулировать принцип взаимности.

ТЕОРЕМА КОМПЕНСАЦИИ

2.1.3.1. Загрузить исходный схемный файл..

2.1.3.2. Включить несколько источников напряжения в различные ветви. Задать произвольно их значения. Подключить вольтметр параллельно какому-нибудь резистору (R2 на рис. 2.3).

2.1.3.3. Поместить на рабочее поле мультиметр. Заземлить отрицательный зажим и двойным щелчком раскрыть изображение мультиметра. Нажать кнопки V и -- для включения режима измерения постоянного напряжения. В результате схема примет вид:

Рис.2.3. Измерение компенсирующего напряжения

2.1.3.4. “Включить” цепь и в случае отрицательных показаний вольтметра поменять полярность его подключения. Записать в протокол измеренное напряжение и номера узлов, к которым подключены «+» и «–» вольтметра. На рисунке «+» подключен к узлу 3, а «–» к узлу 2. Далее измерить все узловые напряжения, подсоединяя положительный зажим мультиметра поочередно ко всем узлам. Полученные результаты занести в протокол.

2.1.3.5. Отключить резистор, параллельно которому включен вольтметр, и вместо него включить компенсирующий источник напряжения. Полярность подключения источника должна быть такой же, как у вольтметра, т.е. «+» источника должен соединяться с «+» вольтметра, а «–» источника — с «–» вольтметра. Напряжение компенсирующего источника установите равным показанию вольтметра, полученному в предыдущем пункте. В результате схема примет вид рис. 2.4:

Рис.2.4. Схема эксперимента по проверке теоремы компенсации

2.1.3.6. «Включить» схему, снова измерить все узловые напряжения и результаты записать в протокол. Сравнить их с данными, полученными ранее в п. 2.1.3.4. Сформулировать теорему компенсации.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Необходимо подробно описать проведенные эксперименты(цель, схемы, результаты), а также самостоятельно сформулировать принцип эквивалентности, принцип взаимности и теорему компенсации.

Контрольные вопросы

1. Что изменится в методике экспериментов, если вместо источника напряжения использовать источник тока?

2. Допустимо ли в данной работе использовать источники синусоидального напряжения и электроизмерительные приборы переменного тока?

3. Можно ли подключать омметр к активной цепи?

4. Если в эксперименте по определению эквивалентного сопротивления методом амперметра и вольтметра (рис. 2.2) показания приборов имеют разные знаки, то означает ли это, что эквивалентное сопротивление отрицательно?

5. Вызовет ли одинаковое изменение параметров исходной и компенсированной схем одинаковые влияния на токи и напряжения этих цепей?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

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

Цель работы:

1. Изучение теоретического материала [ 1, п.1.15, п. 1.17].

2. Методом вычислительного эксперимента убедиться в выполнении следующих принципов и теорем: принципа наложения (суперпозиции), принципа линейности и теоремы об активном двухполюснике.

Порядок выполнения работы

ПРИНЦИП НАЛОЖЕНИЯ

3.1.1.1. Загрузить исходную пассивную резистивную цепь, которая использовалась в первой части лабораторной работы.

3.1.1.2. Включить три источника напряжения в произвольно выбранные ветви. Задать произвольно напряжения источников и занести их в протокол.

3.1.1.3. Включить амперметр в произвольно выбранную ветвь и измерить ток и занести его значение в протокол.

3.1.1.4. Обнулить все источники, кроме первого. Для этого задать их значения равными нулю. Измерить ток и занести его значение в протокол.

3.1.1.5. Задать обнуленным источникам прежние значения (см. п.3.1.1.2).

3.1.1.6. Обнулить все источники, кроме второго. Измерить ток и занести его значение в протокол.

3.1.1.7. Задать обнуленным источникам прежние значения (см. п.3.1.1.2).

3.1.1.8. Обнулить все источники, кроме третьего. Измерить ток и занести его значение в протокол.

3.1.1.9. Просуммировать токи, измеренные в пп. 3.1.1.4, 3.1.1.6 и 3.1.1.8, алгебраически (т.е. с учетом знака). Сумма должна быть равна току, измеренному в п. 3.1.1.3

ПРИНЦИП ЛИНЕЙНОСТИ

3.1.2.1. Загрузить исходную пассивную резистивную цепь. Вместо какого-либо резистора включить переменный резистор (группа Basic, семейство BASIC_VIRTUAL, элемент POTENTIOMETR_VIRTUAL).

 

 

3.1.2.2.Установить номинальное сопротивление переменного резистора равным 100 Ом.

3.1.2.3. Включить переменный резистор как реостат, соединив вывод движка с одним из выводов переменного резистора. Последовательно с реостатом включить амперметр, а параллельно – вольтметр. Схема будет иметь примерно следующий вид:

3.1.2.4. Включить три источника напряжения E1, E2 и E3 в произвольно выбранные ветви. Задать произвольно напряжения источников и занести их в протокол. В две произвольно выбранные ветви включить амперметры.

Рис.3.1. Схема эксперимента по проверке принципа линейности

3.1.2.5. Обозначить приборы, как показано на рис. 3.1 (двойной щелчок на приборе, вкладка Label, поле Reference ID). Сохранить файл.

3.1.2.6. Подготовьте таблицу

Таблица 3.1.

	Сопртивление реостата R1 в процентах от его максимального значения
Режим	Короткое замыкание реостата (0%)	20%	40%	60%	80%	100%	Холостой ход ветви с реостатом (разрыв)
Показания ампеметра А2, мА
Показания ампеметра А3, мА
Показания ампеметра А1, мА							»0
Показания вольтметра V1, В
Сопротивление реостата, Ом							¥

3.1.2.7. Ссоединить зажимы реостата в схеме проводником (закороткой). Это режим короткого замыкания реостата. Включить схему и занести показания приборов в таблицу.

3.1.2.8. Выключить схему, удалить закоротку. Переключить клавиатуру на латиницу. Включить схему и, нажимая клавишу A (т.е. «перемещая» движок реостата в одну сторону) или Shift-A (т.е. «перемещая» движок реостата в другую сторону), установить движок реостата в положение 20%. Проценты отображаются около обозначения реостата на схеме. Занести показания приборов в таблицу. Строку «Сопротивление реостата» оставить пока пустой.

3.1.2.9. Повторить предыдущий пункт для положений 40%, 60%, 80%, 100%. Занести показания приборов в таблицу. Выключить схему.

3.1.2.10. Разомкнуть ветвь с реостатом в одной из точек его подключения. Например, отключим левый вывод реостата (см. рис. 3.2). Это режим холостого хода.

Рис.3.2. Холостой ход ветви с реостатом

3.1.2.11. Включить схему. Занести показания приборов в столбец «Холостой ход ветви с реостатом». Выключить схему.