Лабораторная работа № 2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЗАКОНОВ КИРХГОФА.

Цель работы: Дать студентам возможность экспериментально убедиться в справедливости основных законов теории электрических цепей.

2.1. Пояснения к работе.

Теории известны два системных закона электрических цепей.

Первый закон Кирхгофа формулируется следующим образом:

(2.1)

где - токи ветвей, входящих в узел i.

Второй закон Кирхгофа описывает произвольный контур:

(2.2)

где - токи ветвей, образующих контур,

- сопротивления элементов контура,

- номинал источника ЭДС ветвей контура.

Предлагается экспериментально убедиться в справедливости равенств (2.1), (2.2) на простой электрической цепи.

2.2. Программа работы.

С помощью навесных элементов на наборном поле собирается электрическая схема согласно рис.2.1.

Рис. 2.1. Простая электрическая цепь

Электрическая цепь (рис. 2.1) имеет один независимый узел и два контура. Для того, чтобы убедиться в справедливости уравнений (2.1), (2.2), проведем измерения всех токов ветвей и напряжений на элементах цепи. Результаты измерений занесем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

№ п/п	I 1	I 2	I 3	U 1	U 2	U 3	E
1
2
3

Используя данные таблицы 2.1, проверим правильность законов Кирхгофа (2.1), (2.2) для каждой строчки таблицы.

2.3. ВЫВОДЫ

1. Законы Кирхгофа подтверждаются в пределах точности измерений.

2. Изменение условий эксперимента не влияет на справедливость законов Кирхгофа.

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ R-C ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы: Дать студентам возможность изучить особенности исследования электрических цепей на переменном токе.

3.1. Пояснения к работе.

При исследовании электрических цепей переменного тока следует постоянно помнить, что привычные электрические величины имеют не только модуль, но и фазу. По этой причине законы Ома и Кирхгофа выполняются только относительно комплексных значений:

, (3.1)

, (3.2)

, (3.3) где - комплексы напряжения, тока, ЭДС и сопротивления.

Любой комплекс в алгебраической форме распадается на действительную и мнимую части, которые откладываются на комплексной плоскости по разным осям. Таким образом, модуль комплекса находится как гипотенуза прямоугольного треугольника (теорема Пифагора). Например,

. (3.4)

3.2. Программа работы.

3.2.1. Собираем простую электрическую цепь переменного тока, представленную

на рис. 3.1:

Рис. 3.1. Схема с одним активным и одним реактивным элементом.

3.2.2. Измеряем действующие значения тока ветви и действующие напряжения на элементах. Результаты измерений заносим в таблицу 3.1.

Таблица 6.1.

U, B	I, мА	Ur, В	Uc, В	Xc, Ом	Uрасч.

3.2.3. Повторяем измерения при другом напряжении источника переменного напряжения. Результаты измерений заносим во вторую строчку таблицы 6.1.

3.2.4. Реактивное сопротивление вычисляем по формуле:

. (3.5)

3.2.5. Напряжение источника рассчитываем по формуле:

. (3.6)

3.3. Выводы.

Реактивный элемент обладает электрическим сопротивлением в цепи переменного тока. Кроме того, следует отметить, что складывать напряжения Ur и Uc для того, чтобы получить напряжение источника переменного тока, нельзя.