Опис експериментальної установки
До експериментальної установки входять:
стенд УІЛС-2;
комплект-набір елементів;
2 мультиметри DT-838;
з’єднувальні проводи;
джерела постійного струму регульованої напруги (Е1) і нерегульованого (Е2);
перемикачі.
Один з мультиметрів використовується для вимірюння напруги, інший - для вимірювання струмів. У кожній гілці варто передбачити одну перемичку для забезпечення можливості підключення амперметра.
Згідно до таблиці варіантів (Табл. 2.1.) бригада обирає резистори комплекту-набору та схему дослідження. При складанні електричного кола передбачити можливість вимірювання падінь напруги та струмів на кожному елементі кола та в кожній гілці.
Варіанти та відповідні номери елементів набірного поля Таблиця2.1
Варіант |
Варіант схеми |
E1 |
E2 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
1 |
а |
20В |
ИРН,22±0,5 В |
01 |
04 |
05 |
06 |
2 |
б |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
01 |
02 |
07 |
04 |
3 |
в |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
01 |
03 |
04 |
05 |
4 |
г |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
02 |
05 |
04 |
01 |
5 |
а |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
02 |
06 |
01 |
05 |
6 |
б |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
01 |
03 |
04 |
06 |
7 |
в |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
02 |
01 |
05 |
04 |
8 |
г |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
03 |
04 |
05 |
01 |
9 |
а |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
02 |
06 |
05 |
04 |
10 |
б |
20В |
ИРН,21±0,5 В |
03 |
02 |
04 |
05 |
11 |
в |
20В |
ИРН,22±0,5 В |
01 |
03 |
06 |
05 |
12 |
г |
20В |
ИРН,23±0,5 В |
01 |
03 |
05 |
06 |
Порядок виконання роботи:
1.1. Зібрати коло з послідовним з'єднанням елементів (рис.2.1). Встановити напругу на клемах джерела 20 В. Результати вимірювань записати в табл.2.1.
1.2. Зібрати коло з рівнобіжним з'єднанням елементів (рис.2.2). Встановити напругу на клемах джерела 10 В. Результати вимірювань записати в табл.2.1.
1.3. Зібрати коло зі змішаним з'єднанням елементів (рис. 2.3). Встановити напругу на 15 В. Результати вимірювань записати в табл.2.1.
Порівняти розрахункові та експериментальні значення струмів, напруги, потенціалів та еквівалентного опору. Пояснити можливі причини відхилень.
Таблиця 2-2
Величина |
Послідовне з'єднання |
Паралельне з'єднання |
Змішане з'єднання | |||
Rе ,Ом |
|
|
|
|
|
|
I, мА |
|
|
|
|
|
|
I1, мA |
|
|
|
|
|
|
I2, мA |
|
|
|
|
|
|
I3, мA |
|
|
|
|
|
|
I4, мA |
|
|
|
|
|
|
U1, В |
|
|
|
|
|
|
U2, В |
|
|
|
|
|
|
U3, В |
|
|
|
|
|
|
U4, В |
|
|
|
|
|
|
Примітки |
Експеримент |
Теорія |
Експеримент |
Теорія |
Експеримент |
Теорія |
2.Зібрати схему (рис. 2.4). Довільно вказати напрямки струмів у гілках. Межу вимірювання вольтметра встановити 200 В, амперметра - 200 мА. Включити живлення приладів та блоків постійної напруги, а ручкою "Напруга" встановити задану напругу ЕРСЕ 1таЕ2.Визначити значення струмів у гілках, ЕРС та падіння напруги на окремих резисторах, значення записати в табл.2.3. :
Таблиця№2.3
Параметр |
Токи в ветвях |
ΣIk |
ЕРС |
Падіння напруги на резисторах |
Контур | |||||||||||
E1,R1,R3, R4 |
E2,R2,R3 |
E1,R1,R2,E2,R4 | ||||||||||||||
I1 |
I2 |
I3 |
E1 |
E2 |
U1 |
U2 |
U3 |
U4 |
ΣEk |
ΣUk |
ΣEk |
ΣUk |
ΣEk |
ΣUk | ||
Одиниця |
А |
A |
А |
A |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
В |
Експери-мент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теорія |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця№2.4
-
R1 , Ом
R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом
Правильність вибору напрямку струму в гілках перевірити амперметром. Відсутність знаку “-” свідчить про правильний вибір напрямку струму, у протилежному випадку -неправильному. Слід змінити напрямок струму на протилежний.
3. Перевірити справедливість методу накладання. Для цього виміряти часткові струми в гілках при включенні:
а) тільки ЕРС Е1 ( I’1,I’2,I’3, ) (мал. 2.3);
б) тільки ЕРС Е2 ( I’’1,I’’2,I’’3,) (рис, 2.4),
в) включені всі ЕРС (I1,I2,I3,) (мал. 2.1).
Рис. 2.3. Електричнасхема установкизЕРС Е1Рис.2.4Електричнасхема установкизЕРС Е2
Дані досліду записати в табл. 2.5.
Таблиця 2.5
Параметр |
I'1 |
I''1 |
Σ Ik1 |
I'2 |
I''2 |
Σ Ik2 |
I'3 |
I''3 |
Σ Ik3 |
Одиниця вимірювання |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дослід |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розрахунок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Перевірити справедливість методу вузлової напруги. З цією метою виміряти UAB і струми у всіх гілках при дії двох ЕРС.
Дані досліду записати в табл. 2.6.
Таблиця 2.6
Параметр |
UAB, В |
I1, А |
I2, А |
I3, А |
Дослід |
|
|
|
|
Розрахунок |
|
|
|
|
5. Для побудови потенційної діаграми виміряти потенціал точок c, d, A і f, умовно прийнявши потенціал вузла B за нуль. Поставити щуп вольтметра в точку B, другий щуп у потрібну точку контуру. Значення потенціалів записувати з урахуванням знаку в табл. 2.7.
Таблиця2.7
VB , В |
VC , В |
Vd , В |
VA, B |
Vf , B |
|
|
|
|
|
6. Перевірити справедливість методу еквівалентного генератора. Для цього вийняти резистор R3 і вольтметром виміряти напругу ЕРС еквівалентного генератора EЕГ =Uxx. Виключивши живлення блоку постійної напруги, вийняти з’єднувальні проводи, що підходять від блоку постійної напруги до схеми. Замість них поставити перемички. Виміряти опір еквівалентного генератора RЕГ.
Дані занести в табл.. 2.8.
Таблиця2.8
Параметр |
Uxx ,В |
RBX , Ом |
I3 , А |
Дослід |
|
|
|
Розрахунок |
|
|
|
7. Переконатися, що експеримент підтверджує справедливість першого і другого законів Кірхгофа. За даними табл. 2.1 визначити алгебраїчну суму струмів Σ Ik. Довільно задатися напрямками обходу контурів і визначити алгебраїчні суми ЕРС ΣEk і падінь напруги ΣUk ,. Значення Σ Ik , Σ Ek і Σ Uk записати в табл. 2.3. Скласти систему рівнянь методом безпосереднього застосування законів Кірхгофа для визначення струмів у гілках.
8. Визначити значення опорів резисторів схеми R1, R2, R3 і R4 , записати їхнього значення в табл. 2.4.
9. Розрахувати досліджувану схему методом накладання, задавши значеннями R і Е. Отримані значення часткових струмів гілок та повних струмів гілок внести в табл. 2.5, зіставити їхні значення з експериментальними даними.
10. Розрахувати досліджувану схему методом двох вузлів, отримані значення занести в табл. 2.6, зіставити їхнього значення з експериментальними даними.
11. За значеннями табл. 2.7 побудувати потенційну діаграму для контуру з двома ЕРС.
12. Знайти струм I4 за даними табл. 2.8. Розрахувати досліджувану схему методом еквівалентного генератора, отримані значення занести в табл. 2,8, зіставивши їх значення з експериментальними даними.