ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 2 страница

3.2.1 Собрать электрическую схему (рисунок 3.1). Установить на мультиметрах необходимые пределы измерения. Источник ЭДС Е2 находится в соответствующем выносном блоке.

3.2.2 Выбрать сопротивление R2 из магазина сопротивлений, установить подвижной контакт потенциометра в среднее положение.

3.2.3 Включить автомат постоянного тока, проверить работу приборов (если требуется — изменить полярность или пределы измерения).

3.2.4 Потенциометром установить заданное преподавателем напряжение и удерживать его постоянным в течение всей работы.

3.2.5 Установить ключ S внейтральное (отключенное) положение и измерить переносным вольтметром непосредственно на клеммах источников ЭДС (Е1 и Е2) поочередно. Результаты измерения записать в таблицу 3.1.

3.2.6 Замкнуь ключ S, измерить установившееся напряжение на источниках Е1 и Е2, записать показания вольтметров и амперметра в таблицу 4.1.

3.2.7 Измерить напряжение U3 на клеммах потребителя. Результаты записать в таблицу 3.1.

Рисунок 3.1

Опыт №2

3.2.8 Разомкнуть ключ S и поменять местами клеммы источника Е2 (плюс на минус, а минус на плюс).

3.2.9 Замкнуть ключ S, измерить установившееся напряжение на источниках Е1 и Е2, записать показания вольтметров и амперметра в таблицу 3.1.

3.2.10 Переносным вольтметром измерить напряжение U3 на клеммах потребителя. Результаты записать в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Опыт	Измерить				Вычислить					Режим работы источника ЭДС (Е2)
	E1 U1	E2 U2	U3	I	U02	R02	P1	P2	P_ц
	В	В	В	мА	В	Ом	Вт	Вт	Вт

3.3 Обработка результатов расчета

3.3.1 По измеренным данным вычислить мощность участков (Р1 и Р2) и всей цепи (P_Ц).

3.3.2 Определить потери напряжения внутри исследуемого источника U02 и внутреннее сопротивление источника R02.

3.3.3 Определить режимы работы исследуемого источника.

3.3.4 Результаты записать в таблицу 3.1.

3.3.5 Сделать выводы о проделанной работе.

3.4 Контрольные вопросы

3.4.1 Какова цель лабораторной работы?

3.4.2 Какие источники электрической энергии вы знаете?

3.4.3 Какие виды энергии они используют?

3.4.4 Какие режимы работы источника вам известны?

3.4.5 Каковы характерные особенности режима холостого хода источника?

3.4.6 Каковы характерные особенности режима короткого замыкания источника?

3.4.7 Как измерить ЭДС источника напряжения на его зажимах?

3.4.8 Запишите формулу закона Ома и проанализируйте ее.

3.4.9 Какие опыты и расчеты нужно проделать, чтобы определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника?

3.4.10 Как определить внутреннее сопротивление источника?

3.4.11 Как рассчитать потери энергии и к. п. д. источника электрической энергии?

4 ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, ПОСТРОЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГРАММЫ

4.1 Цель работы: измерить потенциалы точек в электрической цепи, построить потенциальные диаграммы по результатам опыта и расчета.

4.2 Программа работы

4.2.1 Собрать электрическую схему (рисунок 4.1). Установить на
мультиметрах необходимые пределы измерения и показать ее преподавателю.

4.2.2 Установить в цепь резисторы с заданными преподавателем сопротивлениями.

4.2.3 Включить автомат постоянного тока.

4.2.4 Измерить переносным вольтметром ЭДС источника питания, потенциалы точек А, Б, В, Г и напряжение U_БА. Данные опыта занести в таблицу 4.1.

4.2.5 Определить потенциалы всех точек схемы расчетным путем и занести полученные данные в таблицу 4.1.

Рисунок 4.1

Таблица 4.1

	E, В	U_БА, В	j_А,В	j_Б,В	j_В, В	j_Г, В	I, мА
Из опыта
Из расчёта

4.3 Обработка результатов расчета

4.3.1 По полученным опытным и расчетным данным построить потенциальные диаграммы в одной системе координат и сравнить их.

4.3.2 По лабораторной работе сделать заключение относительно: 1) подтверждения расчетов опытным путем;

2) возможности графического определения значения напряжений с помощью потенциальной диаграммы;

3) причин неполного совпадения расчетных и опытных результатов.

4.3.3 Сделать выводы о проделанной работе.

4.4 Контрольные вопросы

4.4.1 Что такое потенциал электрического поля?

4.4.2 Как рассчитать потенциал точки электрического поля?

4.4.3 Как определить направление тока в неразветвленной цепи, имеющей несколько источников?

4.4.4 Как определить направление тока в резисторе, если известны потенциалы на его зажимах?

4.4.5 Может ли оказаться, что несколько точек электрической цепи имеют нулевой потенциал, если заземлена только одна точка?

4.4.6 Как опытным путем определить знак потенциала какой-либо точки электрической цепи?

4.4.7 Как строится потенциальная диаграмма?

5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

РЕЗИСТОРОВ

5.1 Цель работы: проверка на опыте особенностей последовательного и параллельного соединения резисторов.

5.2 Программа работы
Опыт№1

5.2.1 Собрать электрическую схему (рисунок 5.1). Установить на
мультиметрах необходимые пределы измерения и показать ее преподавателю.

5.2.2 Установить в цепь резисторы с заданными преподавателем сопротивлениями.

5.2.3 Включить автомат постоянного тока.

5.2.4 Переносным вольтметром измерить напряжение на клеммах резисторов R1, R2, R3, а также измерить ток и входное напряжение цепи. Результаты записать в таблицу 5.1.

Рисунок 5.1

Таблица 5.1

Из опыта

Из расчёта

R_Э

P_Э

мА

Ом

Вт

Опыт №2

5.2.5 Собрать электрическую схему (рисунок 5.2). Установить на мультиметрах необходимые пределы измерения и показать ее преподавателю.

5.2.6 Установить в цепь резисторы с заданными преподавателем сопротивлениями.

5.2.7 Включить автомат постоянного тока.

5.2.8 Попеременно замыкая ключи в соответствующих ветвях измерить ток в резисторах R1, R2, R3, а также измерить общий ток и входное напряжение цепи. Результаты записать в таблицу 5.2.

Рисунок 5.2

Таблица 5.2

Из опыта

Из расчёта

R_Э

G_Э

P_Э

мА

Ом

См

Вт

5.3 Обработка результатов расчета.

5.3.1 Для цепи с последовательным соединением резисторов рассчитать сопротивление и мощность каждого резистора, а также эквивалентное сопротивление и мощность всей цепи. Результаты расчетов занести в таблицу

5.3.2 Проверить свойства последовательной цепи.

5.3.3 Для цепи с параллельным соединением резисторов рассчитать сопротивление, проводимость и мощность каждого резистора, а также эквивалентное сопротивление, проводимость и мощность всей цепи. Результаты расчетов занести в таблицу

5.3.4 Проверить свойства параллельной цепи.

5.3.5 По лабораторной работе сделать выводы относительно:

1) распределения напряжения на резисторах при последовательном соединении;

2) распределения тока в ветвях схемы при параллельном соединении;

3) подтверждения первого и второго законов Кирхгофа;

5.3.6 Выводы записать в отчет.

5.4 Контрольные вопросы

5.4.1 Какое соединение резисторов называют последовательным и какое параллельным?

5.4.2 Как определить общее сопротивление резистора при последовательном и при параллельном соединении?

5.4.3 Что называется проводимостью и в каких единицах она измеряется?

5.4.4 Чему равен общий ток цепи и напряжение на участках цепи при последовательном и параллельном соединении?

5.4.5 Как определяется мощность на участках цепи и всей цепи при последовательном и параллельном соединении.

6 ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА

6.1 Цель работы: проверить на опыте законы Кирхгофа и сопоставить опытные результаты с расчетными.

6.2 Программа работы

6.2.1 Собрать электрическую схему (рисунок 6.1). Установить на
мультиметрах необходимые пределы измерения.

6.2.2 Включить автомат постоянного тока, проверить работу приборов (если требуется - изменить полярность).

6.2.3 Измерить силу тока в каждой ветви, для этого, при замкнутом ключе S1, S2 или S3, приложить свободные концы щупов амперметра PA к соответствующему ключу, затем разомкнуть ключ.

6.2.4 Переносным вольтметром измерить ЭДС каждого источника, и падение напряжения на каждом резисторе. Результаты записать в таблицу 6.1.

Рисунок 6.1

Таблица 6.1

Из опыта								Из расчёта
E1	E2	U1	U2	U3	I1	I2	I3	R1	R2	R3
В	В	В	В	В	мА	мА	мА	Ом	Ом	Ом

6.3 Обработка результатов расчета

6.3.1 По измеренным значениям напряжения и силы тока рассчитать сопротивления резисторов.

6.3.2 Проверить по первому закону Кирхгофа баланс токов для узлов.

6.3.3 Проверить по второму закону Кирхгофа баланс напряжений и ЭДС для всех контуров исследуемой цепи.

6.3.4 По лабораторной работе сделать заключение относительно:

1) опытного подтверждения первого закона Кирхгофа;

2) опытного подтверждения второго закона Кирхгофа;

3) причин неполного совпадения опытных и расчетных результатов.

6.4 Контрольные вопросы.

6.4.1 Какова цель лабораторной работы?

6.4.2 В чем заключается смысл первого закона Кирхгофа?

6.4.3 Какие токи считаются положительными, а какие отрицательными?

6.4.4 В чем заключается смысл второго закона Кирхгофа?

6.4.5 Какие ЭДС и падения напряжения считаются положительными, а какие отрицательными?

6.4.6 Запишите уравнения по первому и второму законам Кирхгофа для исследуемой схемы.

6.4.7 Как изменится уравнение, составленное по второму закону Кирхгофа, если обходить контур в обратном направлении.

6.4.8 Как выбирается знак перед падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника?

7 СНЯТИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИНЕЙНЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

7.1 Цель работы: познакомиться на практике с цепями, содержащими нелинейный элемент; научиться строить вольт-амперные характеристики резистора и нелинейного элемента.

7.2 Программа работы

7.2.1 Собрать электрическую схему (рис. 7.1). Установить на
мультиметрах необходимые пределы измерения. Резистор R2=200 Ом.

7.2.2 Установить напряжение регулируемого источника U =12 В.

7.2.3 Установить ключ S1 и S2 в разомкнутое положение, а ключ S3 в замкнутое положение.

7.2.4 Включить автомат постоянного тока, снять вольт-амперную характеристику резистора R2, поднимая потенциометром R1 напряжение от нуля до заданного значения. Показания приборов записать в таблицу 7.1. Отключить автомат постоянного тока.

7.2.5 Установить ключ S1 в замкнутое положение, а ключ S2 и S3 в разомкнутое положение.

7.2.6 Включить автомат постоянного тока, снять вольт-амперную характеристику нелинейного элемента (лампы) H, поднимая потенциометром R1 напряжение от нуля до заданного значения. Показания приборов записать в таблицу 7.1. Отключить автомат постоянного тока.

7.2.7 Установить ключ S1 и S3 в разомкнутое положение, а ключ S2 в замкнутое положение.

7.2.8 Включить автомат постоянного тока, снять вольт-амперную характеристику последовательно включенных резистора R2 и нелинейного элемента (лампы) H, поднимая потенциометром R1 напряжение от нуля до заданного значения. Показания приборов записать в таблицу 7.1. Отключить автомат постоянного тока.

7.2.9 Установить ключ S1 и S3 в замкнутое положение,а ключ S2 вразомкнутое положение.

7.2.10 Включить автомат постоянного тока, снять вольт-амперную характеристику параллельно включенных резистора R2 и нелинейного элемента (лампы) H, поднимая потенциометром R1 напряжение от нуля до заданного значения. Показания приборов записать в таблицу 7.1. Отключить автомат постоянного тока.

Рисунок 7.1

Таблица 7.1

№	Резистор R2		Лампа H		R2, H Последовательное соединение		R2, H Параллельное соединение
	U	I	U	I	U	I	U	I
	В	мА	В	мА	В	мА	В	мА

7.3 Обработка результатов расчета

7.3.1 Построить в общей системе координат в одинаковом масштабе вольт-амперные характеристики резистора и лампы. По данным характеристикам графически построить их общие вольт-амперные характеристики для последовательного и параллельного соединений.

7.3.2 В этом же масштабе построить вольт-амперные характеристики, полученные опытным путем для последовательного и параллельного соединений. Сравнить результаты.

7.3.3 Сделать вывод и записать его в отчет.

7.4 Контрольные вопросы

7.4.1 Какой элемент электрической цепи называют нелинейным?

7.4.2 Что называется вольт-амперной характеристикой элемента?

7.4.3 Как строится общая вольт-амперная характеристика нелинейных элементов при последовательном их соединении? При параллельном соединении?

7.4.4 Какие элементы обладают нелинейными вольт-амперными характеристиками?

8 ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

8.1 Цель работы: определить активное, реактивное и полное сопротивления катушки индуктивности. Убедиться, что при введении ферромагнитного сердечника в катушку её индуктивность изменится.

8.2 Программа работы

8.2.1 Собрать цепь (рисунок 8.1), напряжение на входе 15 В, в опыте с переменным напряжением установить частоту равную 1 кГц, сопротивление резистора 77 Ом, катушка индуктивности c числом витков 900. Показать собранную цепь преподавателю.

Рисунок 8.1

8.2.2 Подать напряжение постоянного тока и измерить ток в цепи. Показания приборов записать в таблицу 8.1.

9.2.3 При том же напряжении питания ввести в катушку ферромагнитный сердечник и замерить ток. Результаты записать в таблицу 8.1.

8.2.4 Вращая компасом по положению указателя убедится в наличии магнитного поля вокруг катушки.

8.2.5 Цепь запитать источником переменного напряжения и измерить ток. Показания приборов записать в таблицу 8.1.

8.2.6 При том же напряжении питания ввести в катушку ферромагнитный сердечник и замерить ток. Результаты записать в таблицу 8.1.

Таблица 8.1

	Из опыта				Из расчёта
	−U, В	−I, мА	~U, В	~I, мА	R_Ц, Ом	Rк, Ом	Z_к, Ом	X_к, Ом	L_к, Гн
Без сердечника
С сердечником

8.3 Обработка результатов опытов

8.3.1 По данным опыта (пункт 8.2.2 и пункт 8.2.3) вычислить активное сопротивление цепи R_ц и активное сопротивление катушки R_к.

8.3.2 По результатам опыта (пункт 8.2.2. и пункт 8.2.3) определить полное сопротивление катушки Z_к,индуктивное сопротивление катушки Х_к, а также индуктивность катушки L_к. Результаты записать в таблицу 8.1.

8.3.3 Произвести аналогичный расчет для пункта 8.2.5 и пункта 8.2.6. Результаты записать в таблицу 8.1.

8.3.4 Сделать заключение относительно параметров катушки. Выводы записать в отчет.

8.4 Контрольные вопросы

8.4.1 Объясните физический смысл активного и реактивного сопротивления катушки.

8.4.2 Почему при введении сердечника параметры катушки на постоянном напряжении не изменяются, а на переменном напряжении изменяются?

8.4.3 Дайте определение индуктивности.

9 ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДЕНСАТОРА

9.1 Цель работы: определить сопротивления Rc, Xc, Zc конденсатора. Убедиться, в достоверности свойств последовательного и параллельного соединения конденсаторов.

9.2 Программа работы

9.2.1 Собрать цепь (рисунок 9.1), напряжение на входе 5 В, установить частоту равную 50 Гц, сопротивление резистора 77 Ом, конденсатор емкостью 10 мкФ. Показать собранную цепь преподавателю.

Рисунок 9.1

9.2.2 Подать напряжение и измерить напряжение, ток и коэффициент мощности в цепи. Показания приборов записать в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

Из опыта			Из расчёта
U, В	I, мА	Сos j	Z_ц, Ом	R_c, Ом	X_с, Ом	Z_c, Ом	С, мкФ	Q, Кл

9.2.3 При том же напряжении питания подключить последовательно еще один конденсатор емкостью 10 мкФ и замерить ток, напряжение и коэффициент мощности. Результаты записать в таблицу 9.2.

9.2.4 Заменить последовательное соединение конденсаторов на параллельное соединение и замерить ток, напряжение и коэффициент мощности. Результаты записать в таблицу 9.2.

Таблица 9.2

Соединение конденсаторов	Из опыта			Из расчёта
Соединение конденсаторов	U, В	I, мА	Сos j	R_c, Ом	X_с, Ом	Z_c, Ом	С, мкФ	Q, Кл
последовательное
параллельное

9.3 Обработка результатов опытов

9.3.1 По данным опыта (пункта 9.2.2) вычислить активное сопротивление цепи R_ц, активное сопротивление конденсатора R_с, полное сопротивление цепи Z_c и емкость конденсатора С. Результаты записать в таблицу 9.1.

9.3.2 По данным опыта (пунктов 9.2.3 и 9.2.4) вычислить активное сопротивление цепи R_ц, активное сопротивление группы конденсаторов R_с, полное сопротивление цепи Z_c и емкость группы конденсаторов С. Результаты записать в таблицу 9.2.

9.3.3 Сделать заключение относительно параметров конденсатора и свойств последовательного и параллельного соединения конденсаторов. Выводы записать в отчет.

9.4 Контрольные вопросы

9.4.1 Объясните физический смысл активного и реактивного сопротивления конденсатора.

9.4.2 Почему при последовательном соединении конденсаторов емкость группы конденсаторов уменьшается, а при параллельном - увеличивается?

9.4.3 Почему при последовательном соединении конденсаторов ток в цепи уменьшается, а при параллельном - увеличивается?

9.4.4 Дайте определение емкости.

10 ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕНИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

10.1 Цель работы: изучить неразветвленную цепь переменного тока, содержащую активное и реактивное сопротивления, построить векторные диаграммы напряжений и треугольники сопротивлений и мощностей.

10.2 Программа работы

10.2.1 Собрать электрическую схему (рисунок 10.1). Установить на измерительных приборах необходимые пределы измерения. Величину конденсатора С выбрать равной 20 мкФ, катушка индуктивности L c числом витков 900, реостат с диапазоном значений 0,6…1 кОм, частота питающей сети

1 кГц (для катушки) и 50 Гц (для конденсатора).

10.2.2 Включить цепь для исследования последовательного соединения резистора и конденсатора. Изменяя значение переменного резистора R от 0 до максимального значения снять показания приборов для трех значений R (минимальное, среднее, максимальное). Показания приборов записать в таблицу 10.1.

Рисунок 10.1

Таблица 10.1

Из опыта

Из расчёта

сosj

R_Ц

X_C

sinj

U_R

U_C

Q_C

мА

Ом

мкФ

Вт

град

ВА

Вар

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒