Отчет лаба 1

Федеральное агентство по образованиюГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский политехнический университет»

Кафедра ЭАФУ

Отчёт по лабораторной работе №1по курсу «Электротехника и электроника»

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Выполнил: студент гр. 0A13К.А. Саласин

Проверил: ассистент кафедры ЭАФУВ.А. Кудрявцев

Томск 2009

Цели проведения лабораторной работы:

изучение свойств идеальных и реальных источников электрической энергии;

экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа;

экспериментальная проверка основных соотношений при различных способах соединения

потребителей и источников энергии;

экспериментальная проверка основных соотношений при эквивалентных преобразованиях

в цепях.

Ход работы

1. Собрали замкнутую цепь, состоящую из идеального источника ЭДС, резистора и амперметра.

Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение ЭДС источника ЭДС равно 12 В,

значение сопротивления резистора равно 1 Ом. Изменяя сопротивление резистора от 1 Ом до 10

Ом, построили зависимость тока через резистор от приложенного напряжения.

Сопротивление, Ом

Сила тока, А

Напряжение, В

1 12 122 6 123 4 124 3 125 2,4 126 2 127 1,7 128 1,5 129 1,3 1210 1,2 12

Из данных видно, что при увеличении сопротивления резистора, сила тока уменьшается обратно

пропорционально, но приложенное напряжение остаётся постоянным.

2. Собрали замкнутую цепь, состоящую из идеального источника тока, резистора и амперметра.

Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение тока источника тока 2 А и значение

сопротивления резистора 1 Ом. Изменяя значение сопротивления резистора от 1 Ом до 7 Ом,

построили зависимость тока через резистор от приложенного напряжения.

Сопротивление,

Ом

Сила

тока, А

Напряжение,

В

1 2 2

2 2 4

3 2 6

4 2 8

5 2 10

6 2 12

7 2 14

Из данных видно, что при увеличении сопротивления резистора в цепи прямопропорционально

увеличивается напряжение, но сила тока остаётся постоянной.

3. Собрали замкнутую цепь, состоящую из реального источника ЭДС, резистора и амперметра.

Параллельно резистору подключили вольтметр. Значение ЭДС источника ЭДС 5 В, значение

внутреннего сопротивления источника ЭДС 0,5 Ом, значение сопротивления резистора 1 Ом.

Изменяя сопротивление резистора от 1 Ом до 5 Ом, построили зависимость тока через резистор от

приложенного напряжения.


Сила тока, А Напряжение, В

Внутреннее сопротивление, Ом

1 3,3 3,3 0,5

2 2 4 0,5

3 1,4 4,3 0,5

4 1,1 4,4 0,5

5 0,9 4,5 0,5

Из данных видно, что при увеличении сопротивления резистора в цепи увеличивается напряжение

и уменьшается сила тока.

4. Собрали замкнутую цепь, состоящую из реального источника тока, резистора и амперметра.

Параллельно резистору подключить вольтметр. Значение тока источника тока 2 А, значение

внутреннего сопротивления источника тока 0,5 Ом и значение сопротивления резистора 1 Ом.

Изменяя сопротивление резистора от 1 Ом до 5 Ом, построили зависимость тока через резистор от

приложенного напряжения.


Сила тока, А

Напряжение, ВВнутреннее

сопротивление, Ом1 2 2 0,52 2 4 0,53 2 6 0,54 2 8 0,55 2 10 0,5

Из данных видно, что при увеличении сопротивления резистора в цепи увеличивается напряжение,

а сила тока остается постоянной.

5. По результатам, полученным в пункте 3, проверили выполнение закона Ома для полной цепи и

закона Ома для участка цепи.

I= UR+r

= 51+0.5

=3.3 A - выполняется

I= UR+r

= 53+0.5


I= UR+r

= 55+0.5


I= UR+r

= 52+0.5

=2 A - выполняется

I= UR+r

= 54+0.5


I=UR

=3.31

=3.3 A- выполняется

I=UR

=4.33


I=UR

=4.55


I=UR

=42=2 A - выполняется

I=UR

=4,44


Как видно из вычислений закона Ома для участков и полной цепи, закон выполняются.

6. Собрали схему, состоящую из идеального источника ЭДС, трех последовательно соединенных

резисторов и необходимых измерительных приборов. Проверили основные соотношения для

токов, напряжений и сопротивлений для последовательно соединенных потребителей.

R1, Ом

R2, Ом

R3, Ом

Rобщ, Ом

U1, В U2, В U3, В Uобщ, В

I1, А I2, А I3, А Iобщ, А

2 3 5 10 2,4 3,6 6 12 1,2 1,2 1,2 1,2

Как видно из таблицы соотношения для последовательно соединенных потребителей:

Iобщ. = I1 = I2 = I3 = 1,2 А

Uобщ. = U1 + U2 + U3 = 12 В

Rобщ. = R1 + R2 + R3 = 10 Ом

- выполняются.

7. Собрали схему, состоящую из идеального источника ЭДС, трех параллельно соединенных

резисторов и необходимых измерительных приборов. Проверили основные соотношения для

токов, напряжений и сопротивлений для параллельно соединенных потребителей.

R1, Ом R2, Ом R3, Ом Rобщ, Ом



4 1 2 4/7 12 12 12 12 3 12 6 21

Как видно из таблицы соотношения для параллельно соединенных потребителей:

Uобщ. = U1 = U2 = U3 = 12 В

Iобщ. = I1 + I2 + I3 = 21 А

Rобщ. = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/4 + 1 + 1/2 = 7/4

- выполняются.

8. Собрали схему, состоящую из последовательно соединенных 3 реальных источников ЭДС:

Е1 = 6 В, Е2 = 2 В, Е3 = 1 В, резистора сопротивлением 10 Ом и необходимых измерительных

приборов.



R1, Ом Внутреннее сопротивление, Ом

0,692 0,692 0,692 0,692 5,307 1,307 0,307 6,921 10 1

Проверим соотношения для последовательно соединенных реальных источников ЭДС:

Iобщ. = I1 = I2 = I3 = 0,692 А

Uобщ. =U1 + U2 + U3 = 6,921 В

U = E1 + E2 + E3 – I · ( r + r + r ) = 6 + 2 + 1 – 0,692 · (1 + 1 + 1) = 9 – 2,076 = 6,924 В

- выполняются

9. Собрали схему, состоящую из параллельно соединенных 3 реальных источников тока: J1 = 1 А,

J2 = 1 А и J3 = А, резистора с сопротивлением 10 Ом и необходимых измерительных приборов.


U1, В U2, В U3, В Uобщ, В R, Ом

Внутренне сопротивление, кОм

0,985 0,985 0,985 2,956 29,56 29,56 29,56 29,56 10 2

Проверим соотношения для параллельно соединенных реальных источников тока:

= 29,56 В

= I1 + I2 + I3 = 2,956 А

На одном из параллельных участков цепи:

I = J – Ir = J – U/r = 1 – 29,56/2000 = 0,985 А

Они выполняются.

10.Собрали схему. Экспериментально проверяем выполнение первого и второго законов Кирхгофа

для узла и контура схемы.

Проверяем первый закон Кирхгофа для узла b:

I2+I4-I6=2,874+1,375-4,249=0

Первый закон Кирхгофа выполняется.

Проверяем второй закон Кирхгофа для замкнутого контура abc:

U2-U4+U3=E2

5,748-8,249+22,50=20

20=20

Второй закон Кирхгофа выполняется.

11.В той же схеме произвести эквивалентную замену реального источника ЭДС на реальный

источник тока. Эквивалентность замены доказать экспериментально.

Заменяем реальный источник ЭДС на реальный источник тока, учитывая J=E/R.

Как видно на рисунке при эквивалентной замене токи не меняются.

U2-U3+U4=0

14.25-22.50+8.249=0

0=0

Эквивалентность замены выполняется.

Вывод:

В ходе лабораторной работы были изучены свойства идеальных и реальных

источников электрической энергии. Собрав замкнутую цепь, состоящую из

идеального источника ЭДС, резистора, амперметра и вольтметра.

Экспериментальным путем устанавливаю, что при изменении сопротивления

резистора в цепи изменяется сила тока, а приложенное напряжение остаётся

постоянным. В данной цепи заменим идеальный источник ЭДС на идеальный

источник тока, приборы оставляю не тронутыми. Повторяю опыт, устанавливаю, что

при изменении сопротивления в цепи изменяется напряжение, а сила тока остается

неизменной. Теперь возьмем в место идеального, реальный источник ЭДС,

учитывая, что внутреннее сопротивление источника в десять раз меньше чем у

резистора; приборы остаются не тронутыми. Повторяю опыт, делаю вывод: при

изменении сопротивления, в цепи увеличивается напряжение, а сила тока

уменьшается. Повторяю этот опыт, используя в место реального ЭДС, реальный

источник тока, учитывая, что внутреннее сопротивление источника в сто раз больше

сопротивления на резисторе; приборы остаются не тронутыми. Устанавливаем

зависимость тока через резистор от приложенного напряжения, видно, что при

увеличении сопротивления в цепи увеличивается напряжение, а сила тока

уменьшается. Теперь по третьему опыту проверяем закон Ома для участка и полной

цепи, убеждаемся, что закон выполняется.

Теперь проверяю основные соотношения при последовательном и параллельном

соединении потребителей и источников энергии. Собрав схему, состоящую из

идеального источника ЭДС, трех последовательно соединенных резисторов и

необходимых измерительных приборов. Проверив основные соотношения для токов,

напряжений и сопротивлений для последовательно соединенных потребителей,

убеждаюсь в том, что сила тока на концах всей цепи одинаково, напряжение равно

сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках, а

сопротивление равно сумме сопротивлений всех проводников, т.е. . Повторяю опыт,

но уже с параллельно соединенными резисторами. Экспериментально убеждаюсь,

что напряжение на концах всей цепи одинаково, сила тока I в неразветвленной цепи

равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках . Теперь

проверяю схему состоящую из последовательно соединенных 3 реальных

источников ЭДС и необходимых приборов, убеждаюсь, что соотношения для

последовательно соединенных реальных источников ЭДС, выполняется. Повторяю

опыт, но уже с параллельно подключенными реальными источниками токов и

необходимых приборов, убеждаюсь, что соотношения для параллельно соединенных

реальных источников тока выполняется.

Исходя из практическим вычислений, первый и второй закон Кирхгофа для узла и

контура схемы, выполняется. После эквивалентной замены одного из реальных

источников ЭДС на реальный источник тока, убеждаюсь, что законы Кирхгофа тоже

выполняются.

Documents

Отчет лаба 1