Электротехника

Лабораторная работа № 1.

Изучение соединения резисторов.

Цель работы:

Изучить на практике признаки параллельного и последовательного и смешанного соединение резисторов.

Оборудование:

Приборный щит № 1, стенд.

Теоретическое основание:

На практике производят расчет цепей с разными схемами соединения приемников. Если по соединению проходит один и тот же ток, то оно называется последовательным. Ток на отдельных участках имеет одинаковые значение.

Сумма падения напряжение на отдельных участках равна всем цепи:

Напряжения цепи можно представить как, , где - эквивалентное (общее) сопротивление. Следовательно . Общее сопротивление цепи из нескольких последовательных соединение резисторов, равно сумме сопротивлений этих резисторов.

Параллельным называется такое соединение проводников при котором соединение между собой как усл. начала приемников, так и их концы. Для параллельного соединения характерно одно и тоже напряжение на выводах всех приемников . Согласно первому закону Кирхгофа , а согласно закону Ома можно записать . Сокращая общие части неравенства на U получим формулу подчета экв-ной проводимости или q=q_1+…+q_n.

Смешанным или последовательно параллельным называется такое соединение, при котором на одних участках электрические цепи они соединены параллельно, а на других последовательно.

Порядок выполнения работы:

Подключим шнур питания к блоку питания

Тумблером «сеть» включить блок питания.

Тумблером поочередно включаем цепи: последовательно, параллельное, смешенное соединения снять показания. Результаты занести в таблицу, произвести нужные расчеты.

И
сследовать цепи при последовательном соединение резисторов.

Исследовать при параллельном соединении.

И
сследовать при смешанном соединении.

Обработка результатов опытов: Табл.1

Данные наблюдений				Результаты вычислений
I	U1	U2	U3	R1	R2	Rобщ	P
0,16	178	32	210	1112,5	200	1312,5	33,6

Ом; Ом;

Ом; Вт.

Табл.2

Данные наблюдений		Результаты вычислений
I	U1	R1	R2	Rобщ	P
0,22	220	2000	2000	1000	48,4

; ; т.к., то ; R=2000; Р=IU=0,22*220=48,4 Вт.

Табл.3

Данные наблюдений				Результаты вычислений
I	U1	U2	Uобщ	R1	R2	R3	Rобщ	P
0,14	130	78	208	928,6	1114,2	1114,2	1485,7	29,12

Ом; Ом; Ом; ; Ом; Ом; Ом; ; Вт.

Лабораторная работа № 2.

Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Проверка закона Кирхгофа.

Цель работы:

Практически убедится в физических сущности закона Ома для участка цепи. Проверить опытным путем законы Кирхгофа.

Оборудование:

Приборный щит № 1. Стенд.

Теоретическое обоснование:

Расчет и анализ эл.цепей может быть произведен с помощью основных законов эл.цепей закон Ома , первого и второго законов Кирхгофа.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционально напряжении на этом участке цепи и обратно пропорционально сопротивлении того же участка -это закон Ома

Рассмотрим полную цепь: ток в этой цепи определяется по формуле (закон Ома для полной цепи). Сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлении внешней и внутренней участков цепи.

Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей соединений в любой узловой точке эл.цепи равна нулю.

Согласно второго закона Кирхгофа в любой замкнутом контуре эл.цепи, алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжении на всех резисторных элементов контура.

Порядок выполнения работы:

Ознакомится с приборами и стендом, для выполнение работы. Подключим шнур питания к источнику питания.

Источник подключить к стенду, меняя переменным резистором сопротивление цепи измеряем ток, напряжение. Результаты заносим в таблицу. Произвести необходимые расчеты

На стенде «закон Кирхгофа». Меняем сопротивление цепи. Результаты опытов заносим в таблицу. Произвести необходимый расчет

Рис. 1. Закон Ома для участка цепи

R1

Р

R2

ис.2. Первый закон Кирхгофа

Табл.1

Данные наблюдений			Результаты вычислений
R	U	I	Uобщ	E
1	3	3	3	3,3
1,5	3	2	3	3,2
3	3	1	3	3,1

Табл.2

Данные наблюдений						Результаты вычислений
R1	R2	I1	I2	I3	I4	I2+I3	U1	U2
2	0,7	4	1	3	4	4	2	2,1
1	1	4	2	2	4	4	2	2
0,7	2	4	3	1	4	4	2,1	2

Е₁=3(1+0,1)=3,3; Е₂=2(1,5+0,1)=3,2; Е₃=1(3+0,1)=3,1

U₁=2*1=2; U₂=2*1=2; U₁=3*0,7=2,1; U₂=1*2=2

Вывод:

Опытным и расчетным путями доказали, что сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлений внешних и внутреннего участка цепи. Согласно первому закону Кирхгофа сила тока на входе цепи равна силе тока на входе цепи. Сумма токов на ветвях цепи равна току на выходе цепи.

Ответы на контрольные вопросы:

Закон Ома для полной цепи рассматривает полное сопротивление всей цепи, а закон Ома для участка цепи рассматривает только данный участок цепи. Оба закона Ома показывают зависимость силы тока от сопротивления – чем больше сопротивление, тем меньше сила тока и ЭДС или наоборот.

Для создания напряжения в цепи необходимо движение зарядов внутри источника тока, а это происходит только под действием сил, приложенных извне. При отсутствии тока в цепи ЭДС равна разности потенциалов источника энергии, поэтому подключенный в эту цепь вольтметр показывает ЭДС , а не напряжение .

 - закон Кирхгофа (применяется для расчётов сложных электрических цепей): сумма токов приходящих к узловой точке, равна сумме токов, уходящих от неё, причём направление токов к точке считают положительным, а от неё – отрицательным. Или алгебраическая сумма токов в узловой точке электрической цепи равна нулю.

II – закон Кирхгофа (для любой электрической цепи): алгебраическая сумма всех ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения сопротивления, включенных последовательно.

Е₁+Е₂+…+Е_n=I₁R₁+I₂R₂+…+I_nR_n

Лабораторная работа № 3.

Измерение мощности и энергии.

Цель работы:

На практике изучить измерительные приборы, научится определять мощность электрической цепи и потребляемую энергию.

Теоретическое основание:

Работа произведенная в единицу времени, называется мощностью (Р).

- работа электрических сил поля.

[Вт]

[Вт]

100 Вт = 1 гектоватт [гВт]

1000 Вт = 1 киловатт [кВт]

1000000 Вт = 1 мегаватт [МВт]

Электрическая мощность измеряется ваттметром

Электрическая энергия измеряется счетчиком электрической энергии.

[Дж]

Схема включения ваттметра:

Схема исследования:

Оборудование:

Стенд «измерение мощности и энергии», приборный щит № 1

Ход работы:

Подключить блок питания к стенду.

Собрать схему, подключить соединение проводами приборы.

Подать напряжение, измеряя нагрузку с помощью лампового реостата, при тех значениях записать показания приборов в таблицу.

Вычислить мощность цепи для тех случаев и потребляемую энергию.

Табл.1

№ опыта	Данные наблюдений			Результаты вычислений
	U	I	t(c)	P	W(энер)	R	Pобщ
1	220	0,7	600	154	924 гВт	314,3	704
2	220	1,1	3,600	242	8712 гВт	122,2
3	220	1,4	4900	308	15092 гВт	71,4

Р=UI=220*0,7 = 154; W₁=154*600=92400=924 гВт

P₂=UI₂=220*1.1 = 242; W₂=242*3600=871200=8712 гВт

P₃=UI₃=220*1.4 = 308; W₃=308*4900=1509200=15092 гВт

Вывод:

Ознакомились с методикой вычисления электрической мощности и энергии. Научились работать с измерительными приборами.

Ответы на контрольные вопросы:

Мощность – это работа произведённая за единицу времени.

Методы измерения мощности:

а) Для цепи постоянного тока используют электродинамические вольтметры и амперметры.

б) Для цепи переменного тока используют электродинамические и ферродинамические вольтметры.