А.М. Микрюков Исследование электрических цепей постоянного и однофазного синусоидального тока

1

СОДЕРЖАНИЕ Общие сведения …...……………………………………………………. 2

Краткое руководство по использованию ElectronicsWorkbench 4.0…. 5 Лабораторная работа № 1. Исследование простых электрических цепей……………………………………………………………………... 9

Лабораторная работа № 2. Исследование разветвленной цепи по-

стоянного тока…………………………………………………………... 14

Лабораторная работа № 3. Исследование последовательной цепи переменного тока……………………………………………………….. 19

Лабораторная работа № 4. Исследование параллельной цепи пере-

менного тока…………………………………………………………….. 26

Лабораторная работа № 5. Исследование резонансных явлений……. 32 Список рекомендуемой литературы…………………………………… 39

2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Выполнение, оформление и защита лабораторных работ являются неотъемлемой частью курса электротехники. Они способствуют более глубокому и правильному пониманию студентом процессов и явлений, протекающих в электрической цепи.

Подготовка к лабораторной работе.

При подготовке к выполнению лабораторных работ необходимо:

1)четко знать цель и задачи работы;

2)изучить теоретический материал, соответствующий данной работе, по учебнику и конспекту лекций;

3)подготовить бланк отчета на листе формата А4, либо на развернутом тетрадном, содержащий название, цель лабораторной работы, а также электрические схемы и таблицы;

4)запомнить порядок выполнения работы;

5)понимать назначение проводимых замеров и опытов;

6)уметь строить характеристики и векторные или потенциальные диаграммы;

7)уметь анализировать состояние объекта исследования при изменении параметров;

8)иметь навыки пользования ПК (персональным компьютером).

Выполнение лабораторной работы.

Каждая работа выполняется бригадой из 2-4 человек за указанным преподавателем ПК. Студенты должны ознакомиться с представленной на экране ПК виртуальной схемой, приборами и средой Electronics Workbench.

3

После получения допуска к работе у преподавателя необходимо подать напряжение на схему виртуальным тумблером, изображенным в правой верхней части экрана. После завершения работы необходимо предоставить опытные данные на проверку преподавателю и снять напряжение со схемы тем же тумблером.

Никаких изменений в виртуальной схеме, а тем более ее сохранение на ПК, без разрешения преподавателя производить не допускается.

Оформление отчета о проделанной работе.

Отчет о проделанной работе составляется каждым студентом на листах формата А4, или на развернутых тетрадных, и должен содержать:

1)Ф.И.О. студента, наименование группы;

2)название работы;

3)описание цели работы;

4)электрические схемы, выполненные в соответствии с требованиями ЕСКД группы Т52;

5)таблицы с измерениями и расчетными данными;

6)графики и векторные диаграммы;

7)основные выводы, полученные в результате анализа.

Порядок проведения защиты.

Перед защитой лабораторной работы студент сдает отчет на проверку преподавателю, и только после этого он может защищать проделанную работу. Защита лабораторной работы производится с помощью заранее подготовленных тестов или задач, а также с помощью контрольных вопросов (на усмотрение преподавателя).

4

Перечень контрольных вопросов приведен в конце каждой лабораторной работы. Он охватывает ту часть материала теоретического курса, которая непосредственно относится к данной лабораторной работе.

Категорически запрещается:

-выполнять на ПК действия, не предусмотренные лабораторной работой (загружать другие программы, изменять виртуальную схему и т.д.);

-пытаться проникнуть внутрь ПК;

-оставлять включенный ПК без присмотра;

-включать, выключать, перезагружать ПК без разрешения преподавателя.

Рекомендуется в случае возникновения непредвиденных ситуаций, например "зависания" компьютера, не предпринимая никаких действий, сразу обращаться к преподавателю.

5

КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Electronics Workbench 4.0

Инструментальные средства Electronics Workbench подобны реальным инструментальным средствам электроники. Все схемы, которые можно сформировать и проверить, будут организованы удобно и доступно. Большая центральная область - рабочее окно, где формируется и проверяется схема. Около рабочего окна - отсек для электронных элементов (радиодеталей). В верхней части дисплея находится меню и пиктограммы приборов, а в правом верхнем углу переключатель питания для активизации схемы.

Основные пассивные элементы схемы.

1.Коннектор. Это специальный компонент схемы для организации контрольных точек на схемах и для соединения отдельных проводников между собой. Коннектор условно обозначается жирной точкой на панели пассивных элементов. Коннектор поддерживает 4 вывода для возможных соединений, по одному на каждой из сторон. Коннекторы создаются автоматически во время прокладки соединения одного проводника с другим. Если коннектор не нужен, то он исчезает автоматически. Постоянные коннекторы могут иметь метку.

2.Батарея настраивается на напряжение от микровольт до кило-

вольт.

3.Источник тока можно настроить на ток от микроампер до килоампер.

4.Источник переменного напряжения настраивается на напря-

жение от микровольт до киловольт, также можно настроить частоту и

7

ками цепи. Его изображение приведено на рис.1. Для использования мультиметра необходимо создать контрольные точки. Их можно создать двумя способами.

Способ 1. Перенести из набора пассивных инструментов коннектор. Постоянному коннектору можно присвоить метку и к коннектору присоединить нужный прибор.

Способ 2. Провести соединение от элемента до пересечения с проводом. При появлении небольшого круга отпустить кнопку мыши.

Коннектор будет автоматически вставлен. Ес- Рис.1. Мультиметр ли элемент добавляется в функционирующую

цепь, то необходимо перезапустить схему заново. Для настройки мультиметра необходимо: 1)установить вид измерения: А, V, Ω, dB. 2)установить вид сигнала:

а) АС - позволяет измерять среднеквадратичное значение сигнала, при этом все постоянные составляющие убираются;

б) DC - все переменные (АС) составляющие убираются, измеряются только постоянные составляющие.

При необходимости, нажав кнопку "Settings", можно установить: внутреннее сопротивление (вольтметр, амперметр); внутренний ток омметра; стандарт для подсчета децибел.

8

Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Цель работы: выработка умения анализировать режим работы простых цепей постоянного тока.

Основные теоретические положения

Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для генерирования, передачи, преобразования и использования электрической энергии, процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, электрическом напряжении и электродвижущей силе (ЭДС). Приемники в электрическую цепь могут быть включены последовательно, параллельно и смешанно. Отличительной особенностью последовательного соединения является то, что электрический ток во всех участках цепи один и тот же. Эквивалентное сопротивление неразветвленной цепи равно сумме сопротивлений ее участков:

Отличительной особенностью параллельного соединения является то, что ко всем ветвям приложено одно и то же напряжение.

9

Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении нескольких приемников определяется из равенства:

Очень часто встречается параллельное соединение двух приемников. В этом случае эквивалентное сопротивление определяется по формуле

Соединение, содержащее участки последовательного и параллельного включения элементов, называется смешанным.

К отдельным участкам такой цепи применимы соотношения между напряжениями, токами и сопротивлениями, имеющие место в последовательной и параллельной цепях.

Ток в каждой из параллельных ветвей может быть найден по формуле разброса токов. Например, для схемы рис.1.3.

Домашнее задание

Изучить закон Ома, а также распределение напряжений и токов в электрических цепях с последовательным, параллельным и смешанным соединением приемников в зависимости от величины их сопротив-