ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ

КІЛ

Виконав: ст.гр.______________

_______________________________

лабораторна робота №1

ознайомлення з лабораторним стендом. вимірювання струмів, напруг та потужностей

в електричному колі

1.1. Мета роботи

Вивчення правил техніки безпеки. Ознайомлення з будовою та технічними можливостями універсального лабораторного стенда (УЛС). Вивчення схеми ввімкнення вольтметра, амперметра та ватметра в електричне коло. Набуття навичок користування електровимірювальними приладами.

1.2. Хід виконання роботи

1.2.1. Вивчити інструкцію по техніці безпеки та зробити відповідний запис в журналі інструктажу.

1.2.2. Ознайомитись з будовою та технічними можливостями універсального лабораторного стенда (УЛС).

УЛС складається з набірного поля 1, трьох електронних блоків 2...4 та регульованих пасивних елементів 5...7. Розташування набірного поля та блоків показано на рисунку.

Набірне поле являє собою панель з нанесеною сіткою в вузлах якої розміщені по 4 з’єднаних

між собою гнізда. В гнізда можна вставити елементи з набору чи провідниками, під’єднати клеми блоків 2...7 і, таким чином зібрати електричне коло потрібної конфігурації. Електронні блоки 2...4 містять різні джерела напруг і служать для живлення електричних кіл при дослідженнях. Всі вони обладнані електронним захистом, який спрацьовує при перевищенні струмом навантаження 1 А. Про спрацювання захисту сигналізує відповідна лампочка. Для повернення блоку в робочий стан необхідно усунути причину перевантаження та натиснути кнопку біля сигнальної лампочки.

Блок 2 включає джерело нерегульованої напруги постійного струму U=20В, джерело регульованої напруги постійного струму U=2...30В та електронний ключ.

Блок 3 містить джерело змінної напруги регульованої амплітуди та частоти. Форма вихідної напруги може бути синусоїдною, прямокутною або трикутною.

Блок 4 представляє собою джерело трифазної напруги промислової частота. Величина напруги в кожній фазі джерела регулюється незалежно.

Блок 5 містить три нерегульовані резистори: та один регульований резистор, опір якого можна встановити від 1Oм до 999Oм через 1Oм.

Блок 6 містить три нерегульовані індуктивності: L₁=1Гн, L₂=1,5Гн, L₃=2Гн та одну регульовану індуктивність, величину якої можна встановити від 0,1Гн до 99,9Гн через 0,1Гн.

Блок 7 містить три нерегульовані конденсатори: С₁=5мкФ, С₂=10мкФ, С₃=20мкФ та один регульований конденсатор, ємність якого можна встановити від 0,01мкФ до 9,99мкФ через 0,01мкФ.

1.2.3. Ознайомитись з будовою та технічними можливостями мультиметра та навчитись виконувати вимірювання з його допомогою.

Мультиметр дозволяє вимірювати напругу, струм, частоту та активний опір. Вимірювання напруги, частоти та опору здійснюється прямим включенням приладу в коло, а вимірювання струму - за допомогою додаткового шунта. Перед вимірюванням необхідно вибрати вид вимірюваної величини та границю вимірювання шляхом натискання відповідних клавіш. При вимірюванні струму границя вимірювання вибирається на шунті, а на мультиметрі встановлюється вид (напруга), границя (2В).

Після ознайомлення з будовою мультиметра зарисувати в звіт лицьову панель мультиметра і вказати на рисунку призначення клавіш.

1.2.4. Ознайомитись та привести у звіті класифікацію та умовні графічні зображення на електричних схемах основних електровимірювальних приладів.

Прилади поділяються: за функціональним призначенням, способом представлення результату, будовою та принципом дії (системою), границею вимірювання, класом точності, робочим положенням, умовами експлуатації та категорією розміщення. Умовне графічне зображення показуючого приладу складається з кола, в якому вміщують букву, що вказує на функціональне призначення приладу (див. рис.1.1).

В звіті привести повну класифікацію електровимірювальних приладів за перерахованими ознаками, порівняти прилади електромагнітної та магнітоелектричної систем.

1.2.5. Ознайомитись з будовою ватметра та навчитись виконувати вимірювання з його допомогою.

Ватметр є двоелементним стрілочним приладом електродинамічної системи для вимірювання потужності. Один елемент вмикається в коло як вольтметр, другий - як амперметр. Ватметр автоматично враховує зсув фаз напруги та струму, тому в однофазному колі змінного струму він показує активну потужність. Границі вимірювання обох елементів вибираються незалежно одна від одної. При відліку вимірюваної величини за шкалою ватметра, як і інших стрілочних приладів, необхідно попередньо вирахувати ціну поділки і помножити на неї кількість поділок, що показує прилад.

1.2.6. Складіть електричне коло за приведеною нижче схемою, під’єднайте його до напруги U = 20 В і запишіть в табл.1.1 показники приладів. Резистор R₁ з блоку 5, напруги U₁ та U₂ вимірюються одним і тим же мультиметром.

Таблиця 1.1

U1, B	U2, B	I, A	P, Вт

1.2.7. Виміряйте опір цього ж резистора, використовуючи мультиметр як омметр.

R₁ =

1.3. Обробка результатів експерименту

1.3.1. Визначте потужність, яка споживається колом Р₁ і потужність, що виділяється на резисторі Р₂:

P₁ = U_I І =

P₂ = U₂ І =

Визначте потужність, яка втрачається на амперметрі та ватметрі.

DР = P₁ - P₂ =

1.3.2. Визначте дійсний опір резистора R₁ і відносну похибку вимірювання d, яка обумовлена неідеальністю вимірювальних приладів.

R₁ = U₂ / І =

R₁* = U₁ / І =

d = (R₁* - R₁)/ R₁ =

1.3.3. Порівняйте величини опору резистора, виміряного омметром і за допомогою амперметра і вольтметра.

Для захисту роботи потрібно:

1. Знати, як підготувати універсальний вимірювальний прилад до конкретних вимірювань.

2. Знати, чому вольтметр повинен мати як можна більший опір, а амперметр, як можна менший.

3. Вміти нарисувати схему ввімкнення вольтметра, амперметра, ватметра в електричне коло.

4. Знати, як визначається ціна поділки ватметра і як здійснюється відлік вимірюваної величини за його шкалою.

лабораторна робота №2

Дослідження лінійного електричного кола постійного струму з одним джерелом ЕРС

2.1. Мета роботи

Експериментальна перевірка законів Ома та Кірхгофа, балансу потужностей, пропорційності напруг та струмів в лінійному колі.

2.2. Хід виконання роботи

2.2.1. Зібрати коло за схемою, показаною на рис. 2.1. Номери елементів набірного поля відповідають номерам опорів на схемі. У всіх вітках передбачити можливість ввімкнення амперметра або джерела. У вітку, номер якої відповідає номеру стенда, ввімкнути джерело, напруга якого U=20В.

Рис. 2.1

2.2.2. Виміряти струми (мA) і напруги (мB) на всіх елементах. Результати занести в табл.2.1

Таблиця 2.1

U1=	U2=	U3=	U4=	U5=	U6=
І1=	І2=	І3=	І4=	І5=	І6=

2.2.3. Зменшити вдвічі ЕРС джерела та виміряти струми всіх віток. Результати занести в табл. 2.2.

Таблиця 2.2

U1=	U2=	U3=	U4=	U5=	U6=
І1=	І2=	І3=	І4=	І5=	І6=

2.3. Обробка результатів експерименту

2.3.1. За даними табл.2.1 розрахувати опори всіх елементів.

2.3.2. Зробити перевірку балансу потужностей.

2.3.3. Для досліджуваного кола скласти систему рівнянь Кірхгофа і підставити числові значення.

2.3.4. Розрахувати методом перетворення, еквівалентний опір кола відносно клем джерела та струму джерела. Результати порівняти з експериментальними.

Для захисту роботи потрібно:

1. Знати послідовність розрахунку розгалуженого кола за з-м Ома.

2. Вміти складати рівняння для складного кола за законами Кірхгофа методом контурних струмів та вузлових потенціалів.

3. Вміти складати баланс потужностей.

лабораторна робота №3

Дослідження послідовного коливального контуру

3.1. Мета роботи

Дослідження резонансних явищ в послідовному контурі, використання векторних діаграм для аналізу кіл.

3.2. Хід виконання роботи

3.2.1. Зібрати електричне коло з послідовним з’єднанням резистора, котушки індуктивності та конденсатора згідно завдання табл. 3.1.

Таблиця3.1

№ стенда	1	2	3	4	5	6	7
U, B	10	10	12	12	12	10	12
f, кГц	2	3	2	4	2	4	3
R (№ елемента)	1	1	1	2	2	1	1
L (№ елемента)	20	21	21	20	22	20	24
C (№ елемента)	17	15	15	19	14	17	12

3.2.2. Встановивши задані в табл. 3.1 значення напруги U та частоти f, виміряти струм I та напруги на елементах U_R, U_K, U_C. Дані занести в табл.3.2.

Таблиця 3.2

I, мA	UR, B	UK, B	UC, B

3.2.3. Зібрати послідовне коло зі змінними R, L, C, встановивши їх значення згідно табл. 3.3.

Таблиця 3.3

№ стенда	1	2	3	4	5	6	7
R, Oм	30	45	40	50	40	35	40
L, мГн	5	6	5	5	4	3	6
C, мкФ	0,5	0,4	0,4	0,3	0,3	0,5	0,2

3.2.4. Підтримуючи незмінним діюче значення напруги U=10B на вході кола виміряти струми та напруги на елементах при зміні частоти в діапазоні 0,8...8 кГц, обов’язково зафіксувати режим, коли значення струму буде максимальним. Дані занести в табл. 3.4.

Таблиця 3.4

f, кГц
I, мA
UK, B
UC, B

3.2.5. Подати на коло напругу U=10B при частоті f_o, при якій в пункті 3.2.4 був найбільший струм і зняти залежність струму I від величини ємності. Результати занести в табл.3.5.

Таблиця 3.5

С, мкФ
I, мA