Исследование разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока
Опыт холостого хода. Отключили тестер от блока контроля, установив на его месте перемычку. Разомкнули проводник в-в' и измерили напряжение холостого хода U xx на зажимах третьей ветви, подключив электронный вольтметр к узлам f, d. Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием: регулируемых источников постоянного напряжения БП-15; блока нагрузок (три потенциометра по 220 Ом; 50… Читать ещё >
Исследование разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Лабораторная работа
Исследование разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока
Цель: Экспериментальная проверка законов Кирхгофа и основных свойств линейных цепей постоянного тока.
Описание установки:
Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием: регулируемых источников постоянного напряжения БП-15; блока нагрузок (три потенциометра по 220 Ом; 50 Вт); тестера и электронного вольтметра.
Принципиальная схема цепи Монтажная схема цепи
Проверка законов Кирхгофа
I-й закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма токов ветвей в любом узле электрической цепи равна нулю ?Ik = 0.
Пользуясь переключателем в блоке контроля, измерили токи I1, I2, I3. Определили истинное направление токов. Данные опыта занесли в табл. 1.1.
Таблица 1
Измерено | Вычислено | |||
I1, мА | I2, мА | I3, мА | Ik, мА | |
— 325 | ||||
Ik= I1+I2+I3
I1+I2+I3= 0
II-й закон Кирхгофа.
Алгебраическая сумма падений напряжений в контуре равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре
Отключили тестер от блока контроля тока, установив вместо него перемычку с помощью проводника. Считая потенциал одного узла электрической цепи равным нулю, измерили потенциалы всех других узлов электронным вольтметром. Данные измерения занесли в табл. 1.2. Произведя соответствующие расчеты, проверили выполнение второго закона Кирхгофа для внешнего и любого другого контура.
Таблица 2
Измерено | Вычислено | |||||
d, В | m, В | f, В | n, В | Ek, В | IkRk, В | |
— 10,79 | 3,13 | 15,1 | ||||
По данным измерений и известным значениям R 1, R 2 построили потенциальную диаграмму для внешнего контура.
R1 = 20 Ом
R2 = 40 Ом
цd = 0 В
цm = -10,79 В
цf = 3,13 В
цn = 15,1 В
Проверка принципа наложения
Принцип наложения гласит: ток в любой ветви электрической цепи, находящейся под воздействием нескольких источников электрической энергии, равен алгебраической сумме частичных токов, вызываемых каждым источником в отдельности.
Проверка принципа наложения. Переключили тестер в режим измерения постоянного тока с пределом измерения 100? 500 мА и подключили его к блоку контроля тока, устранив перемычку. Поочередно исключая источники Е1 и Е2 из схемы, замыкая накоротко участки с ЭДС путем переноса концов проводников m-m' и n-n' из точек m и n в точку d, измерили частичные токи Ik? и Ik ??, создаваемые источниками Е 1 и Е 2 в отдельности.
Результаты опыта записали в табл. 3. Рассчитали реальные токи по методу наложения и убедились в выполнении первого закона Кирхгофа.
Таблица 3
Измерено | Вычислено | ||||||||
I1', мA | I1", мA | I2', мA | I2", мA | I3', мA | I3", мA | Ik' | Ik« | ||
E1 | 27,5 | — 50 | 127,5 | ||||||
E2 | |||||||||
Ik= Ik'+Ik« | 307,5 | ||||||||
Проверка теоремы об эквивалентном генераторе
Теорема об эквивалентном генераторе гласит: любая сложная линейная цепь по отношению к заданной ветви может быть представлена активным двухполюсником с эквивалентной ЭДС Eэ и внутренним сопротивлением Rвн, причем ЭДС Eэ равна напряжению на зажимах разомкнутой ветви (напряжению холостого хода), а сопротивление Rвн равно входному сопротивлению двухполюсника со стороны зажимов, к которым подключена указанная ветвь.
Рассматривая электрическую цепь относительно зажимов третьей ветви, как активный двухполюсник — эквивалентный генератор с параметрами Е э и Rвн, определили эти параметры из опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкание (КЗ).
Опыт короткого замыкания. Включили тестер в третью ветвь с помощью переключателя блока контроля. Замкнув накоротко проводником сопротивление R 3 измерили ток короткого замыкания Iкз в третьей ветви.
Опыт холостого хода. Отключили тестер от блока контроля, установив на его месте перемычку. Разомкнули проводник в-в' и измерили напряжение холостого хода U xx на зажимах третьей ветви, подключив электронный вольтметр к узлам f, d.
Данные опыта занесли в табл. 4. Вычислили внутреннее сопротивление Rвн и ток по методу эквивалентного генератора I 3.
Таблица 4
Измерено | Вычислено | |||
Uхх=Е, В | Iкз, мА | Rвн, Ом | I3, мА | |
6.98 | 0.23 | 30.34 | ||
Rвн=Uхх/Iкз Rвн=6.98/0.23=30.34 Ом
I3=E/(Rвн+R3) I3=173 А
Вывод
эквивалентный генератор кирхгоф погрешность
Исследование разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока выполнялось:
1. Сборкой электрической цепи стенда «ЛСЭ-2», изображенной на рисунке (1)
2. Проверкой первого закона Кирхгофа, данные проверки можно посмотреть в таблице (1)
3. Проверкой второго закона Кирхгофа, так же данные можно увидеть в таблице (2)
4. Составление потенциальной диаграммы, это рисунок (2)
1. Данные для составления диаграммы были взяты из таблицы (1,2) — потенциалы и методического указания — напряжение.
5. Проверка принципа наложения, данные были занесены в таблицу (1,3)
6. Проверка теоремы об эквивалентном генераторе, данные представлены в таблице (4)
В результате исследования цепи мы научились применять на практике законы Кирхгофа и основные свойства линейных цепей постоянного тока.
Если взять данные, приведённые в таблице (1) за точные, то абсолютная погрешность метода эквивалентного генератора, это таблица (4), по сравнению с этими данными для тока I3 составляет 1,384 мА. Данная погрешность может быть вызвана человеческим фактором или собственной погрешностью приборов.