МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Харківський національний

університет радіоелектроніки

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисциплін

„ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОННИХ КІЛ”,

„ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ”,

„ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ”,

„ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ПРОМИСЛОВА ЕЛЕКТРОНІКА”

Частина 1

Харків 2006

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Харківський національний

університет радіоелектроніки

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт з дисциплін

„ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОННИХ КІЛ”,

„ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ”,

„ОСНОВИ ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ”,

„ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ПРОМИСЛОВА ЕЛЕКТРОНІКА”

для студентів денної та заочної форм навчання за напрямами

6.090 – Електроніка, 6.092 – Видавничо-поліграфічна справа,

6.095 – Комп’ютерна інженерія, 6.0914 – Комп’ютеризовані системи автоматики і управління, 6.0804 – Комп’ютерні науки

Частина 1

ЗАТВЕРДЖЕНО

кафедрою біомедичних електронних пристроїв і систем.

Протокол № 4 від 17.11.05

Х арків 2006

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисциплін „Теорія електричних та електронних кіл”, „Теорія електричних кіл”, „Основи електротехніки та електроніки”, „Електротехніка та промислова електроніка” для студентів денної та заочної форм навчання за напрямами 6.090 – Електроніка, 6.092 – Видавничо-поліграфічна справа, 6.095 – Комп’ютерна інженерія, 6.0914 – Комп’ютеризовані системи автоматики і управління, 6.0804 – Комп’ютерні науки. Ч.1 / Упоряд.: Л.О. Авер’янова, В.І. Бармін, А.І. Бих, О.І. Скляр – Харків, ХНУРЕ, 2005. – 72 с.

Упорядники: Л.О. Авер’янова,

В.І. Бармін,

А.І. Бих,

О.І. Скляр,

ЗМІСТ

ВСТУП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
ТЕМА 1. ЛІНІЙНІ ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ . . .	10
Лабораторна робота №1. Дослідження лінійного електричного кола постійного струму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
1.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
1.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
1.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	13
1.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
1.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
ТЕМА 2. ЛІНІЙНІ ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛА ЗМІННОГО СТРУМУ . . . . . .	18
Лабораторна робота №2. Дослідження параметрів лінійних електричних кіл змінного струму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	18
2.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	18
2.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	18
2.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
2.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
2.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
Лабораторна робота №3. Дослідження частотних характеристик послідовного RLC-кола змінного струму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
3.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
3.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
3.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	35
3.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	37
3.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38
Лабораторна робота №4. Дослідження кола змінного струму, які містять індуктивно зв’язані котушки індуктивності без феромагнітного осердя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38
4.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38
4.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38
4.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	42
4.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	45
4.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	45
ТЕМА 3. ЧОТИРИПОЛЮСНИКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	46
Лабораторна робота №5. Дослідження пасивного чотириполюсника . .	47
5.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	47
5.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	47
5.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	50
5.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	55
5.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	56
ТЕМА 4. ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
Лабораторна робота №6. Дослідження перехідного процесу при включенні RC- та RLC-кіл на постійну напругу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
6.1 Мета роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
6.2 Підготовка до виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
6.3 Порядок виконання роботи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	63
6.4 Зміст звіту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	65
6.5 Контрольні запитання та завдання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	65
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	66
Додаток А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	67
Додаток Б . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	68
Додаток В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	69

ВСТУП

Електротехніка – це наука про методи та технічні засоби виробництва, передачі та застосування електричної енергії. Основою дисциплін „Теорія електричних та електронних кіл”, „Теорія електричних кіл”, „Основи електротехніки та електроніки”, „Електротехніка та промислова електроніка” є теоретична електротехніка. Практичне закріплення знань з основ електротехніки проводиться на лабораторних заняттях. Лабораторні заняття включають як експериментальні дослідження, так і теоретичні розрахунки за темою експерименту.

Суть та задачі дисциплін. Дисципліни „Теорія електричних та електронних кіл”, „Теорія електричних кіл”, „Основи електротехніки та електроніки”, „Електротехніка та промислова електроніка” належать до циклу загальноосвітніх дисциплін, які сприяють формуванню загально-інженерного мислення фахівця.

Метою вивчення дисциплін „Теорія електричних та електронних кіл”, „Теорія електричних кіл”, „Основи електротехніки та електроніки”, „Електротехніка та промислова електроніка” є набуття навичок аналізу електричних та електронних кіл, розрахунку їх електричних параметрів в усталеному та перехідному режимах.

Вивчення дисциплін „Теорія електричних та електронних кіл”, „Теорія електричних кіл”, „Основи електротехніки та електроніки”, „Електротехніка та промислова електроніка” потребує знання:

– фізики;

– математики;

– основ програмування.

Виконання лабораторних робіт за даними дисциплінами дозволяє студентам проводити натурні експерименти та на практиці закріпити знання отримані на лекційних, практичних та самостійних заняттях.

Порядок виконання лабораторних робіт. Лабораторні роботи виконуються відповідно до розкладу занять або графіка відпрацювань пропущених робіт. Студенти повинні приходити на лабораторні роботи без запізнень. У разі запізнення студенти до виконання лабораторної роботи не допускаються.

На початку першого заняття всі студенти мають ознайомитися з правилами техніки безпеки і розписатися про це в журналі обліку виконання лабораторних робіт Студенти, які не ознайомилися з правилами техніки безпеки, до виконання лабораторних робіт не допускаються.

Під час виконання лабораторних робіт студенти мають постійно знаходитися поруч з лабораторним стендом. Забороняється залишати включений лабораторний стенд без нагляду, виходити з лабораторії можна лише з дозволу викладача.

При виконанні кожної лабораторної роботи студенти мають вивчити відповідний розділ лекційного матеріалу, ознайомитися з технічним устаткуванням та приладами, які використовуються у даній лабораторній роботі, режимами їх безпечного функціонування.

Перед виконанням лабораторної роботи студенти повинні ознайомитися з порядком виконання конкретної лабораторної роботи відповідно до даних методичних вказівок.

Лабораторні роботи виконуються бригадами студентів з 2 - 4 чоловік.

Для виконання розрахунків у лабораторній роботі студенти повинні мати інженерні калькулятори.

Необхідні вимірювальні пристрої видаються під заставу особистого документа студента. При виконанні лабораторної роботи студенти несуть відповідальність за збереження лабораторного устаткування та порядок на своєму робочому місці.

При порушенні правил проведення лабораторних робіт чи правил техніки безпеки студенти можуть бути відсторонені від виконання даної лабораторної роботи.

При виконанні лабораторної роботи студенти при виключених джерелах живлення збирають відповідне електричне коло, після чого викладач обов’язково перевіряє правильність монтажу і дає дозвіл на вмикання джерела живлення. Під час виконання експериментальних робіт результати кожного етапу лабораторної роботи мають надаватися викладачу для перевірки. Розбирати досліджуване електричне коло можна лише після перевірки викладачем результатів виконання роботи та підтвердження їх правильності. Після перевірки результатів та закінчення лабораторної роботи лабораторний стенд приводиться до початкового стану, а прилади повертаються черговому інженеру в лабораторії.

Під час виконання лабораторної роботи кожен студент (у бригаді) має мати чернетки з записами проведених вимірювань, які мають зберігатися студентом до здачі лабораторної роботи. При виконанні розрахунків мають записуватися всі проміжні перетворення та обчислення з урахуванням порядку та розмірності електричних величин (додаток А).

Завершальним етапом виконання лабораторної роботи є складання індивідуального звіту. Звіт має виконуватися відповідно до вимог ДСТУ 3008-95 „Документація. Звіти у галузі науки і техніки”. На кожну лабораторну роботу виконується окремий звіт, який після захисту лабораторної роботи залишається у викладача.

Структура звіту. Звіт має містити:

– титульний аркуш (додаток Б), де вказана назва лабораторної роботи;

–мету виконуваної роботи;

–початкові дані згідно з варіантом;

–перелік та опис використовуваного лабораторного обладнання;

–принципіальні схеми досліджуваних електричних кіл (додаток В);

–результати вимірювань (таблиці, графіки, діаграми);

–результати розрахунків (у тому числі з використанням програмних засобів);

–індивідуальні висновки за результатами виконання роботи.

До початку наступної лабораторної роботи студент має подати викладачеві повністю оформлений звіт про попередню роботу та захистити її.

Організація роботи на стендах „УИЛС-1” у навчальній лабораторії Під час проведення лабораторних робіт використовується навчально-дослідний лабораторний стенд „УИЛС-1” – універсальний технічний пристрій для проведення лабораторних робіт. Зовнішній вигляд стенда „УИЛС-1” зображено на рис.В.1. Кожен з блоків джерел має тумблер вмикання напруги („Вкл”) та індикатор („Сеть”).

Технічні характеристики стенда „УИЛС-1”.

Блок джерел постійної напруги має два джерела – одне з фіксованою напругою Е1= 20 В, а інше дозволяє плавно змінювати напругу в межах Е2=0÷24 В. Регулювання напруги Е2 здійснюється регулятором „Напруга” та контролюється вбудованим вольтметром. Полярність джерел позначена. Обидва джерела мають індикатори блокування джерела при короткому замиканні в навантаженні та кнопки розблокування системи захисту від короткого замикання.

Додатково до складу блоку джерел постійної напруги входить електронний ключ, який дозволяє перетворити постійну напругу в імпульсну з можливістю зовнішньої та внутрішньої синхронізації.

Рисунок В.1 – Зовнішній вигляд стенда „УИЛС-1”

Блок джерел змінної напруги. В блоці знаходиться одне джерело змінної напруги U= 0÷30 В, яка плавно регулюється. Блок має систему захисту, та контрольні прилади. Блок може формувати вихідну напругу різних форм (синусоїдальну, трикутну та прямокутну), частота вихідного сигналу може регулюватися у межах 50 Гц – 8кГц.

Блок джерел трифазної напруги. Блок має три джерела синусоїдальної напруги (фази А, В, С), напруга кожного з яких змінюється дискретно в межах 0÷39 В з кроком 1 В. Кожна з фаз має систему захисту та індикації, а також кнопки розблокування систем захисту.

Блок резисторів. Блок має чотири резистори R1, R2, R3 та R4. Резистори R1, R2, R3 мають постійний опір, а опір резистора R4 – змінюється дискретно у межах 0÷999 Ом з кроком 1 Ом.

Блок конденсаторів. Блок має чотири конденсатори С1, С2, С3, С4. Перші три конденсатори мають сталу ємність, а конденсатор С4 має змінну ємність у межах 0÷9,99 мкФ з кроком 0.01 мкФ.

Блок котушок індуктивності. Блок має чотири котушки індуктивності L1, L2, L3, L4. Перші три котушки мають постійну індуктивність, а котушка L4 має змінну індуктивність у межах 0÷99,9 мГн з кроком 0,1 мГн.

Монтажне поле. Монтажне поле являє собою набір гнізд, об’єднаних у вузли по 2, 3 або 4 контакти.

Монтаж електричного кола. Для виконання монтажу досліджуваного електричного кола використовуються вихідні гнізда джерел, вихідні гнізда вбудованих резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності та додаткові елементи (резистори, транзистори, діоди тощо). Комутація виконується монтажними провідниками (рис.В.2).

Рисунок В.2 – Додаткові схемні елементи та монтажні провідники

Комплект додаткових схемних елементів надається кожній бригаді, номінали досліджуваних елементів вибираються відповідно до варіанта (номера бригади).

Додаткові універсальні пристрої. Як додаткові пристрої у різних лабораторних роботах використовуються:

– вольтметри електронні цифрові В7-32, В7-38;

– вольтметри електронні аналогові В3-13, В3-2А;

– генератори сигналу низької частоти Г3-33, Г3-34, Г3-18;

– міліамперметр аналоговий Э513;

– фазометр аналоговий Ф2-1;

– осцилограф С1-67.

Правила з техніки безпеки. Лабораторія, де виконуються лабораторні роботи, є лабораторією без підвищеної небезпеки. Напруги, які використовуються при проведенні лабораторних робіт, становлять не більше 30 В, в той же час для живлення самого лабораторного стенда „УИЛС-1” використовується трифазна напруга 220/127В. Вимірювальні прилади підключаються до мережі живлення 220 В. Живлення стенда здійснюється через автоматичний пусковий апарат. Лабораторний стенд має захисне заземлення, відповідно до правил експлуатації електроустановок. Всі джерела лабораторного стенда мають власні блоки захисту. Таким чином, працюючи в лабораторії електротехніки, потрібно дотримуватися таких правил:

1. Складати електричне коло та змінювати його можна лише, коли величини вхідних напруг зменшені до „0”.

2. Після включення напруги живлення всі комутації мають проводитися лише однією рукою.

3. Під час проведення вимірювань потрібно звертати увагу на стан індикаторів захисту джерела.

4. При демонтажі складеного електричного кола, його спочатку потрібно знеструмити. Вимірювальні прилади мають бути виключені.

5. Заструмлений лабораторний стенд забороняється залишати без нагляду.

6. Лабораторний стенд категорично забороняється захаращувати сторонніми предметами (сумки, портфелі тощо).

7. Категорично забороняється заносити до лабораторії напої (пляшки з водою, стаканчики з кавою тощо).

8. У разі непередбаченої ситуації потрібно негайно знеструмити лабораторний стенд і повідомити про це викладача.

Тема 1. Лінійні електричні кола постійного струму

Лінійні електричні кола постійного струму – це кола, які складаються з лінійних елементів, а струми та напруги в яких є постійними. Аналітичні методи розрахунку лінійних електричних кіл постійного струму базуються на знанні:

– закону Ома для активної та пасивної гілок кола та для одноконтурного замкненого кола;

– першого закону Кірхгофа (для вузла) ;

– другого закону Кірхгофа (для контуру).

Методами аналізу лінійних електричних кіл постійного струму є:

– метод законів Кірхгофа;

– метод контурних струмів;

– метод вузлових напруг;

– метод накладання;

– метод еквівалентного генератора.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

1.1 Мета роботи

Теоретичне та експериментальне дослідження електричного кола, перевірка методів розрахунку розгалуженого електричного кола, порівняння результатів теоретичного та експериментального дослідження, здобуття практичних навичок роботи з електричними схемами та пристроями.

1.2 Підготовка до виконання роботи

1.2.1 Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно опрацювати теоретичний матеріал з розділу „Лінійні електричні кола постійного струму”, ознайомитися із змістом лабораторної роботи та підготувати бланк звіту.

В роботі досліджується лінійне електричне коло (рис.1.1), яке має шість резисторів R1-R6 та два ідеальних джерела ЕРС (електрорушійна сила) Е1, Е2, внутрішній опір яких дорівнює нулю. Проводиться теоретичне та експериментальне дослідження електричного кола за допомогою методів контурних струмів, міжвузлових напруг, накладання та еквівалентного генератора.

При теоретичному дослідженні кола складають та розв’язують системи рівнянь, які дозволяють аналітично визначити контурні струми та міжвузлові напруги для даного кола.

1.2.1.1 Система рівнянь за методом контурних струмів для n контурів має таку канонічну форму запису:

, (1.1)

де – власний опір п-го контуру;

– опір гілки, спільної для контурів п та т (міжконтурний або взаємний опір);

– контурний струм п-го контуру;

– контурна ЕРС.

1.2.1.2 Система рівнянь за методом міжвузлових напруг має таку канонічну форму запису:

, (1.2)

де – власна провідність п-го вузла;

– взаємна провідність;

– міжвузлова напруга між n-м та базовим вузлами;

– «вузловий» струм.

1.2.2 Дослідження електричного кола (рис.1.1) проводиться бригадами за варіантами. Варіанти параметрів елементів досліджуваної схеми наведені в табл.1.1.

Рисунок 1.1 – Електрична схема досліджуваного кола

Таблиця 1.1– Варіанти параметрів елементів

Вар.	Величина ЕРС, В		Номінали резисторів, Ом
	Е1	Е2	R1	R2	R3	R4	R5	R6
1	20	17	1001	810	696	527	310	206
2		18	1223	802	710	505	300	188
3		19	996	816	727	505	314	191
4		20	980	810	727	494	296	205
5		21	988	821	786	500	323	213
6		22	1000	850	797	508	298	209
7		17	984	825	713	522	320	199
8		18	996	837	728	515	305	203
9		19	983	799	763	532	297	202
10		20	996	812	713	514	288	212
11		21	998	801	706	520	302	204

Досліджуване лінійне електричне коло монтується на лабораторному стенді „УИЛС-1” з використанням комплекту додаткових резисторів (за варіантом табл.1.1) та монтажних провідників (див.рис.В.2). Один із варіантів монтажу досліджуваного кола наведений на рис.1.2.

Рисунок 1.2 – Варіант виконання монтажу досліджуваного електричного кола на лабораторному стенді „УИЛС-1”

1.2.3 Для вимірювання постійних напруг використовується цифровий вольтметр В7-32 (В7-38) у режимі вимірювання постійної напруги, вимірювальні провідники підключаються з однієї сторони до клеми „* ”, а з другої – до „U⁼”. При вимірюванні напруг вольтметр підключається паралельно досліджуваній ділянці кола.

1.2.4 Для вимірювання струму використовується той же вольтметр з додатковим шунтом (цифровий амперметр). Шунт підключається до вимірювальних клем вольтметра. При вимірюванні струму на шунті використовуються два гнізда – „ * ” та „ 0,2А ”.

Вимірювання струму проводиться для кожної гілки кола, причому амперметр по черзі підключається у кожну гілку послідовно з іншими елементами гілки (замість видаленої перемички).

При вимірюванні струму цифровим амперметром потрібно дотримуватися такого правила: підключення амперметра у вибрану гілку проводиться відповідно до вибраного додатного напрямку струму (див.рис.1.1), при цьому вважається, що струм протікає від точки з більшим потенціалом до точки з меншим потенціалом. У вимірювальних пристроях клема „Загальна” („спільна” або „нульова”) має найнижчий потенціал. У даному цифровому мультиметрі такою клемою є клема „ * ”, а більшому потенціалу відповідає потенціал клеми „ 0,2А ”. При такому підключенні знак виміряного струму є додатним та вказує на його істинний напрямок відносно попередньо вибраного напрямку.

1.3 Порядок виконання роботи

1.3.1 Підготовка макета для проведення експерименту

1.3.1.1 Отримати комплект резисторів, провідників та вольтметр В7-32 (В7-38) з шунтом. Для цього вольтметра встановити режим вимірювань постійної напруги „”. Підключити вольтметр до мережі живлення.

1.3.1.2 Виконати монтаж досліджуваного кола при вимкнених джерелах ЕРС (див.рис.1.2). Звернути увагу на полярність джерел ЕРС. Запросити викладача для перевірки правильності складеної схеми.

1.3.1.3 Увімкнути тумблер живлення блоку джерел постійної напруги. Відповідно до п.1.2.3 цифровий вольтметр підключити паралельно до джерела Е2 та встановити задану за варіантом величину ЕРС Е2.

1.3.2 Вимірювання струмів у гілках кола

1.3.2.1 Підготувати цифровий вольтметр для вимірювання струмів (встановити шунт).

1.3.2.2 Відповідно до п.1.2.4 провести вимірювання струмів у всіх гілках. Результати записати до табл.1.2.

Таблиця 1.2 – Експериментальні дані вимірювання струмів у гілках

Результати вимірювань	Струми в гілках, мА
	I1	I2	I3	I4	I5	I6

1.3.2.3 Виміряти часткові струми у гілках при дії кожної з ЕРС окремо, дотримуючись напрямків струмів у цих гілках, як вказано на рис.1.1. Для цього знеструмити блок джерел постійної напруги та відключити одне з джерел ЕРС (рис.1.3).

Рисунок 1.3 – Схеми для вимірювання часткових струмів

Вимірювання часткових струмів у гілках провести аналогічно п.1.3.2.2. Звернути увагу, що часткові струми при напрямках, вказаних на рис.1.1, можуть мати від’ємні значення. Дані вимірювань з урахуванням знаку виміряної величини занести до табл.1.3.

Таблиця 1.3 – Експериментальні дані вимірювання часткових струмів у гілках

Результати вимірювань при дії одного джерела ЕРС	Часткові струми в гілках, мА
	I1	I2	I3	I4	I5	I6
Е1
Е2

1.3.2.4 Вимкнути живлення електричного кола та поновити його відповідно до рис.1.1, звертаючи увагу на полярність джерел ЕРС.

1.3.3 Вимірювання міжвузлових напруг

1.3.3.1 Визначити на складеному макеті розташування вузлів 1, 2, 3, 4 кола, які позначені на рис.1.1. Прийняти за базовий вузол 4.

1.3.3.2 Перевести цифровий мультиметр у режим вимірювання напруг (зняти шунт).

1.3.3.3 Підключити спільну клему вольтметра „* ” до вузла 4.

1.3.3.4 Підключати потенціальну клему вольтметра „” по черзі до вузлів 1, 2, 3 та виміряти міжвузлові напруги , , . Дані вимірювань з урахування знаку занести до табл.1.4.

Таблиця 1.4 – Результати вимірювань міжвузлових напруг

Результати вимірювань	Міжвузлові напруги, В

1.3.4 Вимірювання напруги холостого ходу

У вказаній викладачем гілці кола вилучити резистор та записати величину його опору . До клем, де був підключений резистор, підключити вольтметр та виміряти напругу холостого ходу у розімкненій гілці кола (рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Приклад схеми для вимірювання напруги холостого ходу

у точках ab

1.3.5 Вимірювання струму короткого замикання

У тій же гілці кола, де вилучено резистор , виміряти струм короткого замикання . Для цього вольтметр перевести у режим вимірювання струму (п.1.2.4) та включити амперметр у розімкнену гілку кола (рис.1.5).

Рисунок 1.5 – Приклад схеми для вимірювання струму короткого замикання

у точках ab

6. Обробка результатів вимірювань

1.3.6.1 Розрахувати повні струми у гілках, використовуючи дані вимірювань часткових струмів за п. 1.3.2.3. Повні струми розраховуються за методом накладання. Доповнити табл.1.3 результатами розрахунків повних струмів.

1.3.6.2 Розрахувати внутрішній опір еквівалентного генератора за п.1.3.4 та 1.3.5 як: . Розрахувати струм у заданій гілці кола, використовуючи метод еквівалентного генератора:

. (1.3)

6. Теоретичний розрахунок параметрів кола

Теоретичний розрахунок параметрів досліджуваного електричного кола проводиться методами контурних струмів та міжвузлових напруг, які базуються на складанні та розв’язанні систем алгебраїчних рівнянь. Розв’язання систем алгебраїчних рівнянь виконується на ЕОМ за допомогою математичних прикладних програм.

1.3.7.1 Розрахувати струми в гілках методом контурних струмів. З цією метою скласти систему рівнянь (1.1), у якій визначити власні і взаємні опори та контурні ЕРС (за варіантом, табл. 1.1). Розв’язати систему рівнянь та визначити струми у гілках за отриманими значеннями контурних струмів. Доповнити табл. 1.2 рядком розрахунків за методом контурних струмів.

1.3.7.2 Розрахувати струми в гілках методом міжвузлових напруг, поклавши четвертий вузол за базовий (див. рис. 1.1). З цією метою скласти систему рівнянь (1.2), у якій визначити власні та взаємні провідності та вузлові струми (за варіантом, табл.1.1). Розв’язати систему рівнянь та визначити міжвузлові напруги, доповнити табл. 1.4 рядком розрахункових значень. За розрахованими значеннями міжвузлових напруг визначити струми у гілках кола за законом Ома. Доповнити табл. 1.2 рядком розрахунків за методом міжвузлових напруг.

6. Порівняння експериментальних та теоретичних результатів

1.3.8.1 За даними табл. 1.2 порівняти експериментальні значення струмів з даними теоретичних розрахунків, пояснити розбіжність між теоретичними та експериментальними даними.

1.3.8.2 Для заданого викладачем вузла перевірити виконання першого закону Кірхгофа за експериментальними значеннями струмів (табл. 1.2).

1.3.8.3 Порівняти результати розрахунків двома теоретичними методами: контурних струмів та міжвузлових напруг. Пояснити причини розбіжності між даними, якщо вони є.

1.3.8.4 Порівняти експериментальні дані вимірювань струмів за табл. 1.2 та результат їх розрахунку за методом накладання (табл. 1.3), пояснити розбіжність між цими даними.

1.3.8.5 За даними табл. 1.4 порівняти експериментальні значення міжвузлових напруг з даними теоретичних розрахунків, пояснити розбіжність між теоретичними та експериментальними даними.

1.3.8.6 Порівняти значення струму у заданій гілці кола, розрахованого за методом еквівалентного генератора (1.3), зі значенням цього ж струму у табл.1.2.

3. Зміст звіту

Звіт має містити:

– назву роботи;

– мету роботи;

– схему електричну принципову досліджуваного кола з позначеними напрямками струмів у гілках, контурних струмів та вузлів;

– дані варіанта параметрів досліджуваного кола з табл.1.1.;

– результати вимірювань за пп.1.3.2 - 1.3.5;

– дані обробки результатів вимірювань за п.1.3.6;

– дані теоретичних розрахунків за п.1.3.7;

– висновки за п.1.3.8.

1.5 Контрольні запитання та завдання

1.Дати визначення ЕРС, напруги, падіння напруги, струму.

2. Записати закон Ома для пасивної та активної ділянки кола.

3. Сформулювати перший та другий закони Кірхгофа.

4. Викласти порядок розрахунку кола методом законів Кірхгофа.

5. Викласти порядок розрахунку кола методом еквівалентного генератора.

6. У чому суть принципу накладання та розрахунку кола методом накладання?

7. Як визначаються власний та міжконтурний опір?

8. Як визначається вузлова та міжвузлова провідність?

9. За якими критеріями визначається оптимальний метод розрахунку електричного кола?

10. Проаналізувати задане викладачем електричне коло, застосовуючи запропонований метод аналізу.