ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Группа

Студент

Последовательное, параллельное и смешанное соединения элементов на постоянном и переменном токах

Цель работы – изучение способов включения элементов электрических цепей, экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа а также измерение основных электрических величин на постоянном и переменном токе.

Программа работы

1. Последовательное соединение элементов. Проверка 2-го закона Кирхгофа.

2. Параллельное соединение элементов. Проверка 1-го закона Кирхгофа.

Общие сведения

Мгновенные значения напряжения и тока характеризуют режим работы устройства и называются параметрами режима или характеристиками режима.

Величины R(Ом), L(Гн), C(Ф) зависят от свойств самого устройства, его конструкции и являются параметрами этого устройства.

Те или иные соединения этих элементов называются электрической цепью, а графическое изображение цепи - электрической схемой.

Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов рассматриваемой цепи. В электрической схеме соединения элементов образуют ветви, узлы, контуры.

Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами, по которым протекает один и тот же ток.

Узел есть место соединения 3-х или большего числа ветвей.

Контур есть любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям в электрической схеме.

Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называются параллельными.

ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1. Закон Ома , , .

2. Первый закон Кирхгофа - закон баланса токов.

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна 0.

= 0 Электрический заряд в узле не накапливается.

3. Второй закон Кирхгофа.

Алгебраическая сумма э.д.с. источников питания в любом контуре равна алгебраической сумме падений напряжения на элементах этого контура.

4. Закон Джоуля-Ленца.

Энергия, выделяемая на сопротивлении R при протекании по нему тока I , пропорциональна произведению квадрата силы тока и величины сопротивления.

(джоулей) или (Втс)

1 Вт.час = 3600 дж

1 кВт.час = 360010³ дж

Режим постоянного тока.

Простыми цепями постоянного тока называются цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении приемников.

Если ток постоянный, то отсутствует явление самоиндукции и напряжение на катушке индуктивности будет определяться только величиной падения напряжения на активном сопротивлении.

Если рассматривать конденсатор как идеальную емкость, то в цепи постоянного тока эта ветвь равносильна разомкнутой.

Постоянный ток через емкость не проходит.

Таким образом, в цепи постоянного тока остаются только источники э.д.с. или тока - активные элементы и приемники, резисторы - пассивные элементы.

Последовательное соединение приемников.

E = IR₁ + IR₂ +  + IR_n = I( R₁ + R₂ +  + R_n) = I R_экв

R_экв = R_i - при последовательном соединении сопротивления складываются

Параллельное соединение приемников.

При параллельном соединение приемников напряжение на всех приемниках одинаково.

По закону Ома токи в каждой ветви

, , ... ,

По первому закону Кирхгофа общий ток

При параллельном соединении складываются проводимости.

Смешанное соединение - комбинация первых двух

Измерением называется процесс нахождения опытным путем значения физической величины с помощью специальных технических средств. Электроизмерительные приборы широко используются при наблюдении за работой электроустановок, контроле за их состоянием и режимами работы, при учете расхода и качества электрической энергии, при ремонте и наладке электротехнического оборудования.

Наибольшее распространение получили аналоговые приборы непосредственной оценки, которые классифицируются по следующим признакам: род тока (постоянный или переменный), род измеряемой величины (ток, напряжение, мощность, сдвиг фаз), принцип действия (магнитоэлектрические, электромагнитные и ферродинамические), класс точности и условия эксплуатации.

Измерение напряжения осуществляется вольтметром, подключаемым непосредственно на зажимы исследуемого участка электрической цепи.

Измерение тока осуществляется амперметром, включаемым последовательно с элементами исследуемой цепи.

Измерение мощности и сдвига фаз в цепях переменного тока производится с помощью ваттметра и фазометра. Эти приборы имеют две обмотки: неподвижную токовую, которая включается последовательно, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно.

На данных лабораторных стендах напряжение, сопротивление и ток можно измерить либо мультиметром, расположенном на стенде, либо с помощью преобразователя и компьютера.

На данных лабораторных стендах мощность, сдвиг фаз, сопротивление участка электрической цепи вычисляется компьютером по показаниям двух приборов - амперметра и вольтметра, подключенных к этому участку.

Цена деления прибора представляет собой значение измеряемой величины, вызывающее отклонение стрелки прибора на одно деление и определяется зависимостями:

; .