Предварительное задание

Перед выполнением экспериментальной части лабораторной работы каждый студент должен изучить краткие теоретические сведения.

Затем он получает индивидуальное задание со схемой (рис. 7–11) и номиналами электрической цепи.

Рис. 7. Рис. 8.

Рис. 9. Рис. 10.

Рис. 11.

Для заданной схемы необходимо:

‑ рассчитать параметры активного двухполюсника (Е_эг, R_вх) относительно ветви с резистором R₂;

‑ определить величину R₂, при которой в нем потребляется максимальная мощность;

‑ вычислить при этом величины I₂, U₂, Р₂;

‑ написать уравнение связи токов I₁ и I₂ и рассчитать коэффициенты этого уравнения.

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд «Учебная техника» состоит из блока генераторов напряжения, наборной панели, набора миниблоков «Электрические и электронные компоненты» и блока мультиметров.

Блок генераторов напряжений позволяет моделировать источники ЭДС постоянного и переменного тока при исследованиях электрических цепей, а также электронных приборов и устройств.

Наборная панель служит для установки и соединения между собой миниблоков при построении электрических и электронных цепей по заданным схемам.

Блок мультиметров предназначен для измерения активного сопротивления элементов электрической цепи, токов и напряжений в этой цепи.

Рабочее задание

В данной лабораторной работе требуется:

1) рассматривая цепь относительно резистора R₂ как активный двухполюсник, определить параметры этого двухполюсника E_эг, R_вх;

2) опытным путем найти зависимости I₁(I₂), I₃(I₂), I₂(R₂), P₂(I₂), при изменении R₂ от 0 до ;

3) определить коэффициенты линейных уравнений a, b, c, d (U₂ = a + bI₂, I₁ = c + dI₂);

4) построить графики I₁(I₂), I₃(I₂), U₂(I₂), I₂(R₂), P₂(I₂) и нанести на них точки (I₂, R₂, P₂), полученные при расчете в подготовительном задании.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему на лабораторном стенде в соответствии со схемой предварительного задания, предусмотрев в ней включение миллиамперметров в ветвях с резисторами R₁, R₂, R₃. Заполнить табл. 1.

Таблица 1

№ схемы	Е1, В	Е2, В	R1, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом

2. Рассматривая цепь относительно резистора R₂ как активный двухполюсник, определить параметры этого двухполюсника E_эг, R_вх.

Для этого необходимо измерить напряжение холостого хода U_хх на зажимах разомкнутой ветви с резистором R₂ и ток при коротком замыкании I_кз этой же ветви, а затем рассчитать входное сопротивление по формуле:

.

3. Изменяя значение сопротивления R₂, измерить токи I₁, I₂, I₃ и напряжение U₂. Рассчитать мощность в ветви с сопротивлением R₂ ( ). Экспериментальные данные занести в табл. 2.

Таблица 2

R2, Ом	I1, А	I2, А	I3, А	U2, В	Р2, Вт
0
…


4. Определить коэффициенты линейных уравнений a, b, c, d (U₂ = a + bI₂, I₁ = c + dI₂). Для этого необходимо из табл. 2 взять по 2 любых значения U₂, I₂ и I₁ и, подставив эти значения в формулы, определить коэффициенты.

5 . Построить графики зависимостей I₁(I₂), I₃(I₂), U₂(I₂) и I₂(R₂), P₂(I₂) и нанести на них точки (I₂, R₂, P₂), полученные при расчете в подготовительном задании.

Указания по выполнению эксперимента

При выполнении задания необходимо изменять пределы измерений приборов так, чтобы показания попадали в рабочий диапазон средств измерений (рекомендуется, чтобы показания оказывались как можно ближе к пределу шкалы прибора).

Указания по обработке результатов измерений и оценке погрешностей

Для сравнения результатов измерений и расчетов, необходимо определить абсолютную  и относительную  погрешности измерений. Первая из них нужна для округления результата и его правильной записи, а вторая – для качественной оценки точности.

,

где Х – результат измерения,

Х_ист – результат расчета.

.

Указания по оформлению отчета

Отчет о выполнении лабораторной работы каждый студент оформляет индивидуально. Отчет должен содержать:

– титульный лист;

– цель лабораторной работы;

– электрическую схему лабораторного стенда;

– результаты измерений и расчетов;

– графики зависимостей I₁(I₂), I₃(I₂), U₂(I₂), I₂(R₂), P₂(I₂);

– анализ полученных данных и вывод по результатам проделанной работы.

Указания по технике безопасности

Перед выполнением лабораторных работ со студентами проводится инструктаж по технике безопасности, о чем каждый студент расписывается в специальном журнале.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под активным и пассивным двухполюсником?

2. Как рассчитать параметры активного двухполюсника (E_эг, R_вх)?

З. Как записывается условие передачи максимальной мощности от активного двухполюсника к пассивному?

4. Каким уравнением связаны токи k-ой и t-ой ветвей?

5. Как рассчитываются коэффициенты этого уравнения?

Библиографический список

1. Теоретические основы электротехники: учебник / Е.А. Лоторейчук. – М.: ИНФРА – М, 2008. – 320 с. [стр. 21–28; 41–44; 46–47; 53–72]

2. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л.А. Бессонов. – 11-е изд. – М.: Гардарики, 2007. – 701 с. [стр. 27–44; 48–50; 53–85]

3. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / С.А. Башарин, В.В. Федоров. – М.: Академия, 2004 – 304 с. [стр. 13–16; 18–23; 25–35]

4. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / С.А. Башарин, В.В. Федоров. – М.: Академия, 2008 – 304 с. [стр. 13–16; 18–23; 25–35]

5. Теоретические основы электротехники. Учебник для вузов. В 3-х т. Том 1. – 4-е изд. доп. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман и др. – СПб.: Питер, 2004. – 463 с. [стр. 202–207; 231–240; 242–255; 263–265; 267–270]

6. Теоретические основы электротехники. Учебник для вузов. В 3-х т. Том 1. – 4-е изд. доп. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман и др. – М.: Питер, 2006. – 463 с. [стр. 202–207; 231–240; 242–255; 263–265; 267–270]

7. Теоретические основы электротехники. В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. – 5-е изд. доп. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман и др. – СПб.: Питер, 2009. – 463 с. [стр. 123–126; 186–199; 207–209; 210–214]

8. Теоретическая электротехника: учебник / В.А. Кузовкин. – М.: Логос, 2006. – 480 с. [стр. 90–99]