2017-11-01
690
Исследование электрических цепей при смешанном соединении резистивных элементов
1 Цель работы:
1.1 Экспериментально подтвердить первый и второй законы Кирхгофа.
2 Литература:
2.1 Бакалов В. П. Основы теории цепей: учеб. для вузов / В. П. Бакалов, В. Ф. Дмитриков, Б. И. Крук.- 2-е изд., перераб. и доп.- М. Горячая линия, 2013., 596 с.
Основное оборудование
3.1 Лабораторная установка NI ELVIS II.
3.2 Персональный компьютер с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher».
3.3 Модульная плата с радиоэлементами.
Подготовка к работе
4.1 Повторите правила работы с лабораторной установкой NI ELVIS II.
4.2 Повторите порядок работы с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher».
4.3 Повторите методику проведения измерений с использованием лабораторной установкой NI ELVIS II.
4.4 Выполните задания из расчетной части.
Для цепи, показанной на рисунке 2.1 рассчитать все токи и напряжения, если Е=15В. Рассчитайте баланс мощностей.
 | |||
 |
Рисунок 2.1 – Расчетная схема цепи со смешанным соединением резистивных элементов.
При решении данной задачи необходимо определится, относительно каких зажимов рассчитывается цепь. Тогда остальные зажимы в схеме не рисуются. Например, если расчет ведется относительно зажимов 1-1, то зажимы 2-2 и 3-3 не рисуются. Номера зажимов указаны в таблице 2.1 по варианту. Номер варианта соответствует номеру фамилии студента в списке журнала, на листе для лабораторных работ. В этой же таблице указаны значения сопротивлений резистивных элементов.
Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета задачи
| Параметр | Значение параметра | |||||||
| Номер зажима | ||||||||
| R1, КОм | 0,56 | 7,5 | 1,1 | 0,62 | 0,56 | 7,5 | ||
| R2, КОм | 0,62 | 0,56 | 7,5 | 1,1 | 0,62 | 0,56 | 7,5 | |
| R3, КОм | 1,1 | 0,62 | 0,56 | 7,5 | 1,1 | 0,62 | 0,56 | |
| R4, КОм | 1,1 | 0,62 | 0,56 | 7,5 | 1,1 | 0,62 | ||
| R5, КОм | 7,5 | 1,1 | 0,62 | 0,56 | 7,5 | 1,1 |
Результаты расчетов сведите в таблицу 2.2 в колонку «Расчетное значение».
4.5 Ответе на вопросы по допуску к работе.
4.5.1 Как рассчитывается эквивалентное сопротивление, при последовательно соединенных резистивных элементов?
4.5.2 Как рассчитывается эквивалентное сопротивление, при параллельно соединенных резистивных элементов?
4.5.3 Чему равен входной ток цепи, при параллельно соединенных резистивных элементов?
4.5.4 Чему равен входной ток цепи, при последовательно соединенных резистивных элементов?
4.5.5 Чему равно входное напряжение цепи, при параллельно соединенных резистивных элементов?
4.5.6 Чему равно входное напряжение цепи, при последовательно соединенных резистивных элементов?
4.5.7 Дана формула: U=IG. Какой закон реализует данная математическая запись?
4.5.8 Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Запишите его математическую запись.
4.5.9 Сформулируйте второй закон Кирхгофа. Запишите его математическую запись.
4.6 Подготовьте отчет к лабораторной работе.
Задание
5.1 Измерьте значения сопротивлений всех резисторов, которые установлены на модульной плате. Результаты измерений сведите в таблицу 2.2 в колонку «Расчетное значение ». ВНИМАНИЕ! Номер резистора и его сопротивление должны соответствовать тем, которые использовались при решении задачи из пункта 4.4.
5.1 Пользуясь модульной платой с радиоэлементами, соберите электрическую цепь для измерения напряжения на всех элементах электрической цепи. Пример схемы измерения, при подключении источника напряжения к зажимам 1-1, показан на рисунке 2.2. В отчете необходимо нарисовать схему, в соответствии со своим вариантом.
В качестве источника энергии используется источник постоянного напряжения +15В. Его выход выведен на монтажную плату левого блока «Terminal Strips» (ряд 51), который обозначен, как «+15V». Второй провод является общим «Graund».
 |
Рисунок 2.2 – Схема для измерения напряжения на резистивных элементах.
Так же на схеме измерения показаны несколько вольтметров. В процессе измерения используется только один. Поэтому, этот один вольтметр поочередно подключается к каждому резистивному элементу.
5.3 Запустите мультиметр и переключите его на измерение постоянного напряжения.
5.4 Измерьте напряжение на всех резисторах, поочередно подключая его параллельно ко всем резисторам схемы. Результаты измерений внесите в таблицу 2.2, в колонку «Экспериментальное значение».
Таблица 2.2 – Результаты расчетов и измерений электрической цепи
| Искомая величина | Расчетное значение | Экспериментальное значение |
| R1, КОм | ||
| R2, КОм | ||
| R3, КОм | ||
| R4, КОм | ||
| R5, КОм | ||
| U1, В | ||
| U2, В | ||
| U3, В | ||
| U4, В | ||
| U5, В | ||
| Iвх, мА | ||
| I1, мА | ||
| I2, мА | ||
| I3, мА | ||
| I4, мА | ||
| I5, мА | ||
| Р1, мВт | ||
| Р2, мВт | ||
| Р3, мВт | ||
| Р4, мВт | ||
| Р5, мВт | ||
| Рвх, мВт | ||
| ΣРпот, мВт |
5.5 Соберите схему для измерения токов. Пример схемы, при подключении источника к зажимам 1-1показан на рисунке 2.3
 |
Рисунок 2.3 – Схема измерения тока на резистивных элементах
5.6 Переключите мультиметр в режим измерения постоянного тока.
5.7 Измерьте величину тока в каждой ветви электрической цепи, поочередно включая мультиметр в каждую ветвь. Результаты измерений сведите в таблицу 2.2, в колонку «Экспериментальное значение».
5.8 Пользуясь формулой закона Ома, по измеренным значениям напряжений и токов, рассчитайте сопротивления резисторов. Результаты расчетов запишите в таблицу 2.2.
5.9 По результатам измерений рассчитайте выделяемую мощность на каждом резисторе. Результаты расчетов сведите в таблицу 2.2.
5.10 По результатам измерений рассчитайте баланс мощностей. Результаты расчетов сведите в таблицу 2.2.
5.11Сделайте вывод по работе.
Содержание отчета
6.1 Титульный лист
6.2 Цель работы
6.3 Решение задачи, согласно пункту 4.4.
6.4 Ответы по допуску к работе.
6.5 Схемы измерений.
6.6 Заполненная таблица 2.2.
6.7 Расчеты по результатам измерений.
6.8 Вывод по работе.
6.9 Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
7.1 К резистору R5, на рисунке 2.3, параллельно подключен резистор R6. При этом, R5=R6. Не выполняя расчетов, определите, чему будет равно напряжение на R5 и ток, протекающий через него?
7.2 Нарисуйте и рассчитайте делитель напряжения из двух резисторов так, что бы на одном из них было напряжения 2В, если на вход цепи подается напряжение 5В.
7.3 Как соединены элементы, показанные на рисунке 2.4. Обоснуйте свой ответ.
 |
Рисунок 2.4 – Схема соединения элементов цепи.
Лабораторные работы 5, 6
Исследование последовательной RL, RC, RLC цепи при гармоническом воздействии
1 Цель работы:
Освоение методов расчета и экспериментальная проверка амплитудных и фазовых соотношений в линейных цепях при гармоническом воздействии. Исследование частотной характеристики простейшей цепи.
Литература
2.1 Бакалов В. П. Основы теории цепей: учеб. для вузов / В. П. Бакалов, В. Ф. Дмитриков, Б. И. Крук.- 2-е изд., перераб. и доп.- М. Горячая линия, 2013., 596 с.
2.2 Тарасов Е. С. Теория электрических цепей: Методические указания по выполнению практических работ / Е. С. Тарасов. – Екатеринбург: УрТИСИ СибГУТИ, 2017. – 50с.
