Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Курсовая по электротехнике Лабораторная работа Трехфазные цепи Лабораторные работы по физике

Расчет электротехнических цепей Лабораторная работа

Законы Ома и Кирхгофа

Лабораторная работа № 1 по дисциплине "Электротехника и электроника"

Цель работы: экспериментальная проверка действия законов Ома и Кирхгофа, изучение взаимосвязи параметров измерительных приборов точности измерений.

1. Общие методические указания

Экспериментальная часть лабораторной работы выполняется виртуально с помощью программы Electronics Workbench, которая имитирует реальную радиоэлектронную лабораторию, оборудованную измерительными приборами, работающими в реальном масштабе времени. Версия 4.1 этой находится ИОС «Avanta» (см. меню пункт «Материалы», Инструментальные средства).

Перед выполнением лабораторной работы студенту необходимо ознакомиться с программой Electronics Workbench и изучить материалы занятия №1 "ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. ЗАКОНЫ ОМА И КИРХГОФА ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ЦЕПЕЙ."

Лабораторная работа выполняется в соответствии со своим вариантом.

Отчет по лабораторной работе должен содержать: титульный лист, изложение цели работы, схемы исследуемых цепей, таблицы с результатами измерений и расчетов, выводы о проделанной работе. Страницы текста должны соответствовать формату А4, шрифт Times New Roman – 12 пт, выравнивание ширине, красная строка (отступ) 1,25 см, межстрочный интервал 1,5, автоматический перенос слов.

2. Пример выполнения работы и оформления отчета

2.2. Выполнение работы

Цель работы: экспериментальная проверка действия законов Ома и Кирхгофа, изучение взаимосвязи параметров измерительных приборов точности измерений.

1. В программе Electronics Workbench выберем необходимые радиоэлементы и соберем цепь, схема которой приведена в задании (Схема 1).

Схема 1

 

Установим параметры элементов схемы:

ЭДС источника Е = 50 V;

сопротивление источника Rи = 2 кОм;

сопротивление нагрузки Rн = 20 кОм.

 

1.1. Подключим измерительные приборы в соответствии со схемой 2. Установим параметры измерительных приборов:

сопротивление вольтметров V1 и V2 RV = 250 кОм;

сопротивление амперметра А RА = 0,3 Ом.

 

На экране получим следующую картину:

Рис. 1.1. Схема цепи, собранной в Electronics Workbench

1.2. Проверим выполнение закона Ома для полной цепи (ключ SA2 замкнут, ключ SA1 разомкнут). Для этого нужно вольтметром V1 измерить напряжение Uи на резисторе Rи, V2 – Uн Rн и амперметром А ток I. Результаты измерений мы получили после включения схемы, как показано рис. 1.1: I=2,44мА;

Рассчитаем напряжение на резисторе Rи, Rн и ток в цепи по формуле Ома. Для этого необходимо найти эквивалентное сопротивление цепи:

Rэкв = Rи + Rн = 2 20 = 22 кОм.

Ток в цепи I будет равен:

I = E/Rэкв = 50/22 >» 2,27 мА.

Сравним измеренное и рассчитанное значения тока. Для этого найдем относительную погрешность измерения тока >dI:

где Iизм – значение тока измеренное;

Iрассч – значение тока рассчитанное.

Напряжение на сопротивлении источника Uи:

Uи = IRи = 2,27 мА >× 2 кОм = 4,54 В.

Напряжение на нагрузке Uн:

Uн = IRн = 2,27 мА >× 20 кОм = 45,46 В.

Найдем относительные погрешности измерения напряжений >dUи и dUн:

где Uи изм; Uн изм – напряжения на сопротивлении источника и нагрузке измеренные;

Uи рассч; Uн рассч – напряжения на сопротивлении источника и нагрузке рассчитанные.

 

Внесем все измеренные и рассчитанные токи напряжения в табл. 1.

1.3. В исследуемой цепи разомкнем ключ SA2, тем самым реализуем режим холостого хода. Снимем показания измерительных приборов (рис. 1.2): I=198мкА; Uи=394мВ; Uн=49,6В.

Рис. 1.2. Режим холостого хода

Проверим измерения теоретическими расчетами.

В идеальных условиях ток в цепи режиме холостого хода равен нулю: I=0. Из этого следует, что напряжение на сопротивлении источника тоже будет равно Uи=IRи=0. Напряжение же нагрузке напряжению ЭДС: Uн=Е=50В.

Мы видим, что показания вольтметров V1 и V2 амперметра А отличаются от этих данных. Это происходит из-за неидеальности измерительных приборов, которые имеют собственное сопротивление.

Рассчитаем относительную погрешность измерения напряжения на нагрузке:

Внесем все полученные данные в табл. 1.

1.4. Теперь реализуем режим короткого замыкания. Для этого замкнем ключ SA1. Снимем показания измерительных приборов (см. рис. 1.3): I=49,6мА; Uи=49,5мВ; Uн=0В.

Рис. 1.3. Режим короткого замыкания

 

Проверим измерения теоретическими расчетами. Рассчитаем напряжение на резисторе Rи и ток в цепи.

Ток I в цепи будет равен:

I = E/Rи = 50/2 >» 25 мА.

Сравним измеренное и рассчитанное значения тока. Для этого найдем относительную погрешность измерения тока >dI:

Напряжение на сопротивлении источника Uи:

Uи = IRи = 25 мА >× 2 кОм = 50 В.

Это совпадает с показанием вольтметра. Относительная погрешность измерения напряжения >dUи=0.

Напряжение на нагрузке равно нулю, так как сопротивление нагрузки Rн=0.

Внесем все полученные результаты расчетов и измерений в табл. 1.

 

Таблица 1

Результаты измерений и расчетов напряжений тока в цепи

Uи изм, кОм

Uи рассч,

кОм

dUи,

%

Uн изм, кОм

Uн рассч, кОм

dUн,

%

Iизм,

мА

Iрассч,

мА

dI,

%

Закон Ома для полной цепи

4,84

4,54

6,61

45,2

45,46

-0,57

2,44

2,27

7,49

Режим холостого хода

0,394

0

-

49,6

50

-0,8

0,198

0

-

Режим короткого замыкания

50

50

0

0

0

0

25,2

25

0,8

2. В программе Electronics Workbench выберем необходимые радиоэлементы и соберем резистивную цепь, схема которой приведена в задании (Схема 2).

Схема 2

Установим параметры элементов схемы:

ЭДС первого источника Е1 = 12 V;

ЭДС второго источника Е2 = 15 V;

сопротивление R1 = 1 кОм;

сопротивление R2 = 2 кОм;

сопротивление нагрузки Rн = 3 кОм.

 

2.1. Подключим измерительные приборы в соответствии со схемой резистивной цепи 2. Установим параметры измерительных приборов:

сопротивление вольтметров V1, V2 и V3 RV = 350 кОм;

сопротивление амперметров А1, А2 и А3 RА = 0,2 Ом.

На рис. 2.1 изображена схема, которую мы собрали.

Рис. 2.1. Схема цепи, собранной в Electronics Workbench

На виртуальных измерительных приборах мы видим следующие показания (рис. 2.1): I1=1,38мА, I2=2,20мА, Iн=3,57мА; U1 = 1,37В, U2=4,37В, Uн=10,6В. Запишем их в табл. 2.

2.2. Рассчитаем все токи и напряжения в цепи по формулам законов Ома Кирхгофа.

Сначала определим токи в ветвях. По методу наложения исключим источник эдс Е2 из цепи:

Найдем эквивалентное сопротивление цепи:

Токи в двух параллельных ветвях:

Теперь исключим источник ЭДС Е1:

Рассчитаем токи:

По методу суперпозиции рассчитаем токи в ветвях цепи:

Определим напряжения:

Внесем рассчитанные результаты токов и напряжений в табл. 2.

Для сравнения измеренных и рассчитанных результатов определим относительные погрешности измерений:

Таблица 2

Значения токов и напряжений в исследуемой цепи

I1, мА

I2, мА

Iн, мА

U1, В

U2, В

Uн, В

Измеренные значения

1,38

2,20

3,57

1,37

4,37

10,6

Рассчитанные значения

1,38

2,19

3,54

1,38

4,38

10,62

Относительная погрешность измерений

0

0,46%

-0,84%

-0,72%

-0,29%

-0,19%

2.3. Изменяя величину ЭДС Е1 постараемся добиться того, чтобы ток через резистор R1 стал равным нулю. Это произошло при (см. рис. 2.4)

Е1 = 8,98979 В >» 8,99 В.

Рис. 2.2. Схема цепи, которой ток через резистор R1 стал равен нулю

Вывод

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Сравнивая измеренные значения токов и напряжений в цепи с рассчитанными по законам Ома Кирхгофа, мы убедились том, что они реально действуют.

2. Значения измеренных токов и напряжений в цепи отличаются от рассчитанных по причине неидеальности измерительных приборов, которые имеют свое собственное сопротивление.

3. В нашем случае в схеме 2 оба источника отдают энергию нагрузку.

4. При подключении к цепи двух источников, один из них может не отдавать свою энергию, а забирать от другого в зависимости величины напряжения на этом источнике. Например, нашем случае это напряжение составило 8,99 В.

Постоянный ток широко используется во многих отраслях техники. Его применяют в устройствах связи, приборах, электрооборудовании мобильных агрегатов и др. Совокупность источников, приемников электрической энергии и соединяющих их проводов называют электрической цепью.

Источник ЭДС и источник тока При преобразовании любого вида энергии в электрическую энергию в источниках происходит за счет электродвижущей силы (ЭДС). Электродвижущая сила  характеризует действие сторонних (неэлектрических) сил в источниках постоянного или переменного тока.

Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС

В электроэнергетике используют в основном переменный ток. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным током заключается в возможности просто и с минимальными потерями преобразовывать напряжение при передаче энергии. Генераторы и двигатели переменного тока имеют более простое устройство, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.


Расчет электротехнических цепей Лабораторная работа.