Электротехника в облачном приложении Multisim Live (лабораторный практикум)

3.2 Параметры элементов схемы

Таблица 3.1

Вариант		Е, В			R1,			R2,			R3,		Вариант				R1,			R2,			R3,
					Ом			Ом			Ом						Ом			Ом			Ом
1	50			20			50			30			16	125		80			110			60
2	55			24			54			32			17	130		84			114			62
3	60			28			58			34			18	135		88			118			64
	65			32			62			36				140		92			122			66
4													19
	70			36			66			38				145		96			126			68
5													20
6	75			40			70			40			21	150		100			130			70
7	80			44			74			42			22	155		104			134			72
	85			48			78			44				160		108			138			74
8													23
9	90			52			82			46			24	165		112			142			76
	95			56			86			48				170		116			146			78
10													25
	100			60			90			50				175		120			150			80
11													26
12	105			64			94			52			27	180		124			154			82
	110			68			98			54				185		128			158			84
13													28
	115			72			102			56				190		132			162			86
14													29
15	120			76			106			58			30	195		136			166			88

3.3 Рабочее задание

3.3.1 Опыт 1

1) Соберите в Multisim Live схему с последовательным соединением сопротивлений (рисунок 3.4, а), поставьте в нее требуемые измерительные приборы (рисунок 3.4, б).

31

а)

б)

Рисунок 3.4

2) Установите параметры элементов (ЭДС Е и сопротивлений R1, R2 ) в соответствии со своим вариантом (таблица 2.1).

Таблица 3.2

№

Задано

Измерено

Вычислено

E

R1

R2

I

U

U1

U 2

U =U1

+U 2

R1

R2

Rэкв

опыта

B

Ом

Ом

A

В

В

В

В

Ом

Ом

Ом

1

2

32

3)Включите симуляцию и снимите показания приборов. Результаты измерений запишите в первую строку таблицы 3.2.

4)Измените заданные значения сопротивлений R1, R2 на ±10 Ом и повторите эксперимент. Значения сопротивлений и результаты эксперимента запишите во вторую строку таблицы 3.2.

5)Используя результаты измерений в опыте 1, проверьте выполнение

второго закона Кирхгофа: U =U1 +U 2 . На основании закона Ома для пассивного участка цепи вычислите сопротивления резисторов R1 , R2 и сравните их с

заданными значениями. Рассчитайте эквивалентное сопротивление	R
	экв .
Результаты расчетов внесите в таблицу 3.2.
3.3.2 Опыт 2

а)

б)

Рисунок 3.5

33

1)Соберите в Multisim Live схему с параллельным соединением сопротивлений (рисунок 3.5, а), поставьте в нее требуемые измерительные приборы (рисунок 3.5, б).

2)Установите параметры элементов (ЭДС и сопротивлений) в соответствии со своим вариантом (таблица 3.1).

3)Включите симуляцию и снимите показания приборов. Результаты измерений запишите в первую строку таблицы 3.3.

Таблица 3.3

№

Задано

Измерено

Вычислено

Е

R2

R3

U

I1

I 2

I3

I1

= I 2

+ I3

R2

R3

Rэкв

опыта

В

Ом

Ом

В

А

А

А

А

Ом

Ом

Ом

1

2

4)Измените заданные значения сопротивлений R1, R2 на ±10 Ом и повторите эксперимент. Значения сопротивлений и результаты эксперимента запишите во вторую строку таблицы 3.3.

5)По результатам измерений в опыте 2 проверьте справедливость первого закона Кирхгофа: I1 = I 2 + I3 . Используя закон Ома для пассивного

участка цепи, вычислите величины сопротивлений R2 ,

заданными значениями. Рассчитайте эквивалентное Результаты расчетов внесите в таблицу 3.3.

R3	и сравните

сопротивление

их с

Rэкв .

3.3.3 Опыт 3

1) Соберите в Multisim Live схему со смешанным соединением сопротивлений (рисунок 3.6 а), поставьте в нее требуемые измерительные приборы (рисунок 3.6, б).

34

а)

б)

Рисунок 3.6

2)Установите параметры элементов (ЭДС и сопротивлений) в соответствии со своим вариантом (таблица 3.1).

3)Включите симуляцию и снимите показания приборов. Результаты измерений запишите в первую строку таблицы 3.4.

Таблица 3.4

№

опыта Е

В

1

2

Задано

R1	R2
Ом	Ом

R3

Ом

U

В

U1

В

Измерено

U ab

I1

ВА

I	2	I	3

АА

4) Измените заданные значения сопротивлений R1, R2 на ±10 Ом и повторите эксперимент. Значения сопротивлений и результаты эксперимента

35

запишите во вторую строку таблицы 3.4.

5) По результатам измерений в опыте 3 проверьте справедливость

первого закона Кирхгофа:	I1	= I 2	+ I3	, второго закона Кирхгофа:	U =U1	+U ab
						.

Используя закон Ома для пассивного участка цепи, вычислите величину сопротивления R1 и сравните его с заданными значениями. Рассчитайте

эквивалентное сопротивление параллельного участка

Rab

и эквивалентное

сопротивление всей цепи Rэкв . Результаты расчетов внесите в таблицу 3.5.

Таблица 3.5

№

опыта

1

2

I1

=

I 2

А

+

I3

U

Вычислено

=U1 +U ab	R
	1
В	Ом

Rab

Ом

Rэкв

Ом

3.4 Содержание отчета

1)Цель работы.

2)Скрины схем электрической цепи из Multisim Live в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.

3)Таблицы 3.3, 3.4, 3.5 опытных и расчетных данных.

4)Расчетные формулы.

5)Выводы по работе.

3.5 Контрольные вопросы

1)Сформулируйте законы Кирхгофа.

2)Какие цепи называют разветвленными и неразветвленными?

3)Связаны ли между собой положительные направления напряжения и тока на элементах электрической цепи?

36

4) Составьте уравнение по второму закону Кирхгофа для данного

контура электрической цепи.

		E	1	R		E	R
						2		2
				1
	R	E				E			R
	6			R			R
		3				4			5
				3				4
	5) Определите эквивалентное сопротивление данной электрической цепи,
если	R1 = R2 = R3 = R4 = 20 Ом. Рассчитайте мощность источника энергии при
напряжении на зажимах цепи		U =100 В. Определите токи в ветвях.
	+
	U			R	R	R		R
				1	2	3		4

K

(

6)

U =

Как изменятся напряжения на участках R1 и const )?

R2

при замыкании ключа

+R1

U	I
	R2
	R3

K

7)Определите ток I , если 1 =70 В, 2 =50 В, R =10 Ом, E =10 В.

I R E

1 2

8)Определите величину тока

I

1

A

1

I1 .
	A
	2
A	I=1 A
	2
3		37
	I=3 A
	3

9)

E1 E2 ?

E
	1
R	вн1

В каком режиме работают источники электроэнергии, если ЭДС

R1

E
	2
R	вн2

–оба в генераторном режиме;

–оба в режиме потребителя;

–первый – в режиме генератора, второй – в режиме потребителя;

–второй в режиме генератора, первый – в режиме потребителя.

R2

10)

=12 Ом,

Определите ток в цепи, если E1 =200 В, E2 = E3	=50 В,
R3 =8 Ом. Ток направить по эквивалентной ЭДС.

R1

=5 Ом,

E	R	R
	1	2

E 2

E	R
3	3

11) В цепи

R1

показания вольтметра.

=15 Ом;

R2

=25 Ом;

E1

=120 В;

E2

=40 В. Определите

R	E
2
	2
	V
E	R
1	1

12) Определить сопротивление	R2	при известных значениях параметров
элементов и показаниях амперметров
R2	pA=5 A
		А
		А
R1	= 3 Ом
		pA=25 A
		38

4 Лабораторная работа № 3. Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активнореактивными сопротивлениями

Цель работы. Экспериментально определить параметры пассивных приемников в цепях синусоидального тока. Освоить построение векторных диаграмм тока и напряжений, треугольников сопротивлений и мощностей для исследуемых цепей.

4.1Краткое описание работы. Электрические схемы опытов

Вработе исследуются две электрические схемы синусоидального тока с последовательным соединением элементов: с активно-индуктивной и активно-

емкостной нагрузкой. По результатам опытов строятся векторные диаграммы и методом трех вольтметров рассчитываются параметры катушки и конденсатора, которые сравниваются с заданными значениями.

1) В опыте 1 исследуется схема с последовательным соединением активного сопротивления и реальной катушки индуктивности (рисунок 4.1).

Реальная катушка индуктивности помимо индуктивного сопротивления имеет активное сопротивление, которое учитывает активное сопротивление провода.

V1

A

R1

~uВХ

RК V2

LК

Рисунок 4.1

39

2) В опыте 2 исследуется схема с последовательным соединением

активного сопротивления и идеального конденсатора (рисунок 4.2).

	V1
	A
	R1
~uВХ	С	V2

Рисунок 4.2

3) Параметры элементов схем заданы в таблице 4.1 и выбираются по номеру варианта.

4.2 Параметры элементов схемы

Таблица 4.1

	Вариант			UВХ			f			R1				ZК					С
													RК			XL
				В			Гц			Ом			Ом			Ом			мкФ
			100			50
1									500			100			300			7
2			100			50			505			101			303			7,05
3			100			50			510			102			306			7,1
4			100			50			515			103			309			7,15
5			100			50			520			104			312			7,2
			100			50
6									525			105			315			7,25
			100			50
7									530			106			318			7,3
8			100			50			535			107			321			7,35
9			100			50			540			108			324			7,4
10			100			50			545			109			327			7,45
11			100			50			550			110			330			7,5
12			100			50			555			111			333			7,55

40