3. Домашнее задание

3.1. Изучить краткие теоретические сведения и описание лабораторной установки.

3.2. Из таблицы заданий, приведенной в приложении, выбрать электрическую схему и определить тремя вышерассмотренными методами токи в ее ветвях и потенциалы узлов. Полученные расчетные данные свести в таблицу. Номер варианта определяется номером лабораторного стола, за которым выполняется работа.

3.3. Теоретически найти функциональную зависимость i₁ = f(i₃) в исследуемой цепи при изменении сопротивления R₄. Полученную зависимость представить графически. Выделить ее участок, соответствующий изменению R₄  [0, ∞). В качестве критерия верности теоретических расчетов необходимо использовать первый закон Кирхгофа.

4. Порядок выполнения лабораторной работы

4.1. Собрать исследуемую электрическую цепь в соответствии с заданной схемой. При этом следует помнить, что направление стрелки в обозначении источника э.д.с. на схеме указывает положительный полюс источника (см. рис.1,а).

4.2. Включить стенд.

4.3. Измерить токи во всех ветвях исследуемой цепи и определить их направление. Измерить узловые потенциалы цепи. Убедиться в соответствии расчетных и экспериментальных данных.

4.4. Заменить резистор R₄ переменным резистором 10 кОм, находящимся в нижней части стенда.

4.5. Включить приборы для измерения тока в первую и третью ветвь исследуемой цепи. Номер ветви определяется индексами ее элементов.

4.6. Вращая ось переменного резистора, подключенного к цепи, от одного крайнего положения до другого, измерить и записать соответствующие значения токов i₁ и i₃ с учетом их направлений. Изобразить экспериментальную зависимость i₁ = f(i₃) в той же системе координат, в которой представлена расчетная зависимость i₁ = f(i₃). Убедиться в соответствии с расчетной и экспериментальной зависимостей.

4.7. Выключить стенд.

4.8. Убрать рабочее место.

4.9. Оформить отчет.

5. Содержание отчета

5.1. Название и цель лабораторной работы.

5.2. Заданная схема и теоретический расчет ее узловых потенциалов и токов во всех ветвях тремя методами (на основании законов Кирхгофа, узловых потенциалов и контурных токов) с подробными математическими выкладками. Таблица расчетных данных.

5.3. Теоретический расчет функциональной зависимости i₁ = f(i₃) при изменении сопротивления R₄ с подробными математическими выкладками и необходимыми схемами. График расчетной зависимости i₁ = f(i₃).

5.4. Таблица экспериментальных значений узловых потенциалов и токов во всех ветвях исследуемой схемы.

5.5. Таблица мощностей, рассеиваемых в сопротивлениях заданной цепи.

5.6. Таблица экспериментальных значений токов i₁ и i₃, снятых при изменении R₄. График экспериментальной зависимости i₁ = f(i₃), изображенный совместно с расчетной зависимостью

5.7. Выводы.

6. Контрольные вопросы

6.1. Что такое линейная электрическая цепь, ее элементы?

6.2. Какими уравнениями описываются линейные элементы электрических цепей?

6.3. Что такое электрическая схема цепи, ее ветвь и узел? Привести примеры схем с 6 ветвями, с 5 узлами.

6.4. Что такое контур электрической схемы? Какие контура выбираются в качестве независимых при расчете схем?

6.5. Что такое граф электрической схемы, его дерево и ветви связи? Привести две произвольные схемы и их графы.

6.6. Какое количество деревьев графа имеет электрическая схема? Привести схему, содержащую 4 узла, и изобразить все деревья ее графа.

8.7. Какие контура схемы называются главными? Привести пример электрической схемы с 6 ветвями и выбрать ее главные контура.

6.8. Сформулировать первый закон Кирхгофа. Какое количество независимых уравнений составляется по этому закону?

6.9. Привести пример электрической схемы, имеющей 5 узлов, и записать для нее уравнения по первому закону Кирхгофа.

6.10. Сформулировать второй закон Кирхгофа. Какое количество независимых уравнений составляется по этому закону?

6.11. Привести пример электрической схемы, имеющей 3 независимых контура, и записать для нее уравнения по второму закону Кирхгофа.

6.12. В чем состоит суть метода узловых потенциалов? Привести электрическую схему, содержащую 3 узла, и записать для нее уравнения узловых потенциалов.

6.13. Каким образом определяются токи в ветвях схемы при использовании метода узловых потенциалов.

6.14. В чем состоит суть метода контурных токов? Привести электрическую схему, содержащую 3 независимых контура, и записать для нее уравнения контурных токов.

6.15. Каким образом определяются токи в ветвях схемы при использовании метода контурных токов?

6.16. В чем состоит смысл отрицательных значений токов, полученных при расчете?

6.17. Каким образом выбирается рациональный метод расчета электрической схемы?

6.18. В чем суть линейных соотношений в электрических цепях?

6.19. Каким образом вычисляются коэффициенты линейных зависимостей между электрическими величинами в электрической цепи?