Исследование линейных резистивных цепей
Работа добавлена: 2016-06-25





                                                     Работа № 2

исследование линейных резистивных цепей

Цель работы: экспериментальное исследование линейных разветвленных резистивных цепей с использованием методов наложения, эквивалентного источника и принципа взаимности.

                             2.1. Подготовка к работе

В работе исследуют резистивную цепь с источниками постоянного напряженияU01 и токаI0   (рис. 2.1).

Рис. 2.1

В цепиU01 = 4 В,I0 = 2 мА,R1 = R2 = 1,5 кОм;R3 = R4 = = 3 кОм. Для определения токов и напряжений ветвей используют некоторые методы анализа сложных цепей, сущность которых изложена ниже.

Метод наложения. Реакцию цепи на действие нескольких источников определяют как алгебраическую сумму реакций на действие каждого источника в отдельности. Метод наложения применительно к задаче определения токов в исследуемой цепи поясняет рис. 2.2, согласно которому

Метод эквивалентного источника напряжения.  По отношению к одной из ветвей линейную цепь с несколькими источниками можно заменить одним эквивалентным источником напряжения  с последовательно соединенным  сопротивлениемПо отношению к ветви с сопротивлением  рассматриваемую цепь (рис. 2.1)  можно представить схемой, приведенной на рис. 2.3, а.

Из схемы видно, что

где  напряжение холостого хода между выводами А и В  ветви 3 при ее обрыве (рис. 2.3,б);  эквивалентное сопротивление всех остальных ветвей найденное по отношению к А-В при исключении источников в схеме рис. 2.3,б.

Принцип взаимности.

Рис. 2.4

 Если источник напряжения (единственный в цепи), действуя в одной ветви линейной электрической цепи, вызывает ток в другой ветви, то тот же источник после его переноса во вторую ветвь вызовет в первой ветви такой же ток. Принцип взаимности поясняет рис. 2.4.

2.2 Экспериментальные исследования

Исследования проводятся на виртуальной цепи с применением моделирующих компьютерных программных средствMultisim..

  Для начала работы необходимо включить компьютер и на экране монитора  открыть папку «Лаб.раб.ТОЭ»и в ней папки «ЛЭТИ-Лаб.раб» и «Лаб.раб.№2». В открывшемся окне появится схема линейной резистивной цепи (рис.2.5) с подключенными к ней измерительными приборами: источниками постоянного напряженияU1,U, источником постоянного токаI0, измерительными амперметрамиА1А4 и вольтметрамиV0V4. Резистивные цепи, показанные на рис. 2.12.4, собираются из элементов схемы (рис. 14.5) с помощью  ключейS1,S2,S3 управляемых  клавишами1,2,3.

Рис. 2.5

1. Исследование цепи при питании  от двух источников

Для выполнения экспериментальных исследований соберите  схему, показанную на рис. 2.1 ,  при питании ее от двух источников,. Установите напряжение   источника напряженияU=4 В   и источника токаI=2mA.Для этого подведите вначале курсор к изображению источника напряженияUи щелкните по нему два раза левой кнопкой мыши. В открывшемся окне установитеc помощью клавиатуры и курсора мыши напряжение источника4V.  Аналогично установите ток источника токаI=2mA

Запишите  напряжения и токи всех ветвей цепи по показаниям амперметров и вольтметров.  Результаты измерений внесите в табл. 2.1.             Таблица 2.1

№ ветви

0

1

2

3

4

Uk, В

Ik, мА

Полученные данные проверьте, используя уравнения Кирхгофа.

2. Определение токов цепи методом наложения

Проделайте два опыта:

1) подключите к цепи только источник напряжения и проведите измерение токов в ветвях (см. рис. 2.2,а);

2)   подключите к цепи только источник тока  и проведите измерение токов в ветвях (см. рис. 2.2, б);       Результаты измерений внесите в табл. 2.2.                                                       Таблица 2.2

Источники

Токи ветвей

1

2

3

4

U = 4В;I= 0

Ik

U = 0В; I= 2 mА

Ik

U = 4 В; I =2

Ik= Ik+ Ik

По данным обоих опытов определите методом наложения токи в ветвях и заполните нижнюю строку табл. 2.2. Полученные значения токов сопоставьте с измерениями при выполнении п. 1.

3. Определение тока в ветви с сопротивлением   методом эквивалентного источника напряжения

Проделайте два опыта:

1) подключите к цепи два источникаU1=4V иI0=2mA;  произведите обрыв ветви  3  на участкеA-B переключателемS3   и замерьте  напряжениеU0  на разомкнутых зажимахА, В   по показаниям измерительного вольтметраV0    (см. рис. 2.3,б);

2) исключите из схемы источникиU1иI0  и подключите движок реостатаR5 к  разомкнутым выводамА, В переключателемS3. Передвигая движокклавишей «А» (больше - А, меньше –ShiftA), установите по вольтметруV0напряжение на зажимах А-В  равным измеренному напряжениюU0.  Измерьте токI3   и сравните  его со значением этого же тока, полученному  в  п. 2.2.1.

4.   Экспериментальная  проверка принципа взаимности

Отключите от цепи источник токаI0  и проделайте два опыта:

1)  вновь установите напряжениеU1=4V и измерьте токI3  в ветви 3 (см. рис. 2.4,а);

2)  отключите от цепи  источник напряженияU1 и  в разрыв ветви   3   к  выводамА, В  (см. рис. 2.4,б) с помощью реостата подключите источник напряженияU0.  Установите напряжение этого источникаU0=4V  аналогично  тому, как это было сделано в опыте 2  п. 3; измерьте токI1   в ветви 1 по амперметру А1  и сравните  его с током ветви 3, определенным в предыдущем опыте этого раздела.

2.3 Требования к отчету

В отчете должны быть отражены цель работы, все разделы экспериментального исследования и заключение с краткими выводами. По каждому разделу в отчет следует включить его название, схемы исследуемых цепей, таблицы и необходимые расчеты.  Кроме того, данные эксперимента в п.3 должны быть подтверждены результатами расчета цепи рис. 2.1 методом эквивалентного источника (параметры цепи приведены в  описании  работы).

Необходимо также письменно ответить на  следующие вопросы:

  1. Каковы результаты контроля данных в пп. 1, 2, 3, 4?
  2. Изменятся ли токи ветвей, если одновременно изменить полярность источника напряжения (ИН) и направление источника тока (ИТ)?
  3. Как изменить напряжение ИН, чтобы токI1 в цепи рис. 2.1 стал равен нулю?
  4. Почему цепь рис. 2.3,б приU0 =Uхх реализует схему метода эквивалентного источника напряжения рис. 2.2,а?
  5. Как изменятся токи в цепи рис. 2.1, если воздействияU1 иI0 уменьшить в два раза?
  6. Чему будет равен токI1, если ИНU1 поместить в ветвь 4, а ИТ отключить?




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА, ОДНОРОДНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

2. Синтез линейных электрических цепей

3. Исследование RL и RC-цепей

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННЫХ ЦЕПЕЙ

5. Исследование индуктивно-связанных цепей

6. Исследование цепей с нелинейными резистивными элементами

7. Исследование и расчет однофазных цепей синусоидального тока

8. Исследование переходных процессов в простейших электрических линейных цепях и в колебательном контуре

9. Исследование электрического состояния цепей с линейными пассивными элементами при постоянном напряжении

10. Матрицы линейных отображений