Лабораторная работа № 5 исследование электрических цепей методом наложения

5.1. Цель работы:

Проверить экспериментально справедливость принципа наложения в резистивных электрических цепях.

5.2. Подготовка к работе

5.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по конспекту лекций и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.

5.2.2. Проведите предварительные расчеты.

5.2.3. Заготовьте табл. 5.1.

5.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.

5.3. Предварительный расчет

5.3.1. Для электрической цепи (рис. 5.1,а) найдите комплексные токи с помощью метода наложения, определив предварительно частичные комплексные токи в частной схеме (рис. 5.1,б) и аналогичные токи в схеме (рис. 5.1 , в), осуществив затем их алгебраическое суммирование.

Проведите численные расчеты для резистивной цепи, в которой Z₁=R₅, Z₂=R₂, Z₃=R₄.

Источники ЭДС имеют одинаковые амплитуда и фазы, т.е.

Z₂

Z₃

Z₁

а) б) в)

Рис.5.1

Все расчеты удобнее провести как и ранее для комплексных действующих величин. Вычисленные действующие значения токов занесите в столбец 1 табл 5.1.

5.3.2. Повторите расчеты для встречного включения источника e₂(t) (рис. 5.1 ,а), т.е. при

Очевидно, что численные значения частичных токов в этом случае останутся прежними, а изменятся их положительные направления в частной схеме (рис. 5.1,в). Этот факт следует учесть при нахождении результирующих токов. Вычисленные действующие значения токов для этого случая занесите соответственно в столбец 2 табл. 5.1.

5.4. Порядок выполнения работы

Соберите схему (рис. 5.2).

Z₂ = R₂

Z₁ = R₅

Рис.5.2

Из комплектующих приборов стенда ЛЭС-5 выберите те, которые обеспечат измерения всех действующих значений токов и напряжений, найденных в предварительных расчетах.

Собрав схему, подключите к точкам b-у вольтметр, подайте питание на схему и установите с помощью ЛАТРа принятое в расчетах значение E₁=E₂=22 В.

Измерьте амперметрами А₁, А₂ и А₃ действующие токи I₁, I₂ и I₃ и запишите в столбец 1’ табл. 5.1.

Отсоедините провод, идущий к клемме х трансформатора и соедините его с клеммой с трансформатора. Источник e₂(t) будет отключен, а соответствующий ему участок цепи замкнут. Таким образом окажется реализована частная схема (рис. 5.1.,б). Показания приборов I₁⁽¹⁾, I₂⁽¹⁾ , I₃⁽¹⁾ занесите в табл. 5,1., в тот же столбец.

Восстановите прежний вид схемы, подключив провод, идущий от резистора R₅ к клемме х.

Таблица 5.1

	Вычислено		Измерено
	1	2	1’	2’
I1, I2, I3, A
I1^(1), I2^(1), I3^(1), A
I1^(2), I2^(2), I3^(2), A

Отсоедините провод, идущий к клемме b трансформатора и подключите его к клемме у. Теперь оказывается реализованной частная схема (рис. 5.1.в). Значения токов I₁⁽¹⁾, I₂⁽¹⁾, I₃⁽¹⁾ занесите в тот же столбец табл. 5.1. Восстановите исходную схему.

5.4.2. Поменяйте местами проводники, подходящие к клеммам трансформатора с и х. Значения токов I₁, I₂, I₃ запишите в столбец 2' табл. 5.1.

Как и в предыдущем опыте, отсоедините провод, идущий к клемме х, и соедините его с клеммой c. Значения токов занесите в столбец 2’.Восстановите прежний вид схемы.

Отсоедините проводник, идущий к клемме b трансформатора, и присоедините его к клемме у. Запишите значения токов I₁⁽²⁾, I₂⁽²⁾, I₃⁽²⁾ в оставшиеся свободными места колонки 2’ табл. 5.1.

5.5. Обработка результатов измерений

На основе сравнения теоретических и экспериментальных результатов установите, какой из опытов соответствует использованию источников e₁(t) и e₂(t) c одинаковыми начальными фазами, а в каком опыте оказалось противофазное включение источников.

5.6. Вопросы для самопроверки

5.6.1. В чем сущность метода наложения и какие ограничения он имеет?

5.6.2. Можно ли методом наложения рассчитать напряжения ветвей?

5.6.3. Можно ли рассчитывать мощность методом наложения? Если нельзя, то почему?

5.6.4. Как составляются частные схемы для определения частичных токов? Какие действия следует выполнять с исключаемыми источниками ЭДС и токов?

5.6.5. Допустимо ли использование действующих значений токов в методе наложения, если цепь не содержит реактивных элементов? Какие условия должны быть наложены на начальные фазы всех источников?

5.6.6. Допустимо ли использование действующих значений токов в методе наложения, если цепь содержит резисторы и реактивные элементы?

5.6.7. По какому правилу находятся результирующие токи?

5.6.8. Как найти частичный ток в схеме рис. 5.1,б?

5.6.9. Как найти частичные токи в схеме рис. 5, б?

5.6.10. Как найти частичный ток в схеме рис.5.1, в ?

5.6.11. Как найти результирующий ток ?

5.6.12. Как найти результирующие токи ?