1 - Лабораторная Электротехника и электроника
Полное задание в демо файле,
часть для поиска ниже
_
Ссылка на лабу 2 - https://studwork.cc/shop/534556-2-laboratornaya-elektrotehnika-i-elektronika
Ссылка на лабу 3 - https://studwork.cc/shop/534565-3-laboratornaya-elektrotehnika-i-elektronika
Лекция 1.2. Закон Ома для участка цепи. Метод свертывания. Понятие об активном двухполюснике
Цель работы – исследование распределения токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения пассивных элементов.
Задача –проверить закон Ома для последовательного, параллельного и смешанного соединений сопротивлений.
1. Порядок запуска виртуальной лабораторной работы (ВЛР)
1.1. Получите доступ к виртуальному рабочему столу. Инструкция по доступу прилагается к заданию в курсе.
1.2. Откройте на виртуальном рабочем столе папку «Лабораторные работы», выберите папку Professionalgroup, в ней запустите двойным щелчком программу Выполнить.
1.3. Одинарным щелчком выберите группу «Электротехника (для неэлектрических специальностей)».
1.4. Из развернувшегося перечня выберите одинарным щелчком лабораторную работу «Последовательное, параллельное и смешанное соединения пассивных элементов на постоянном токе».
1.5. По одинарному щелчку вам доступны файлы ВЛР «Методические материалы» и «Виртуальная лаборатория» (рис.1).
м
Рис.1. Файлы ВЛР
Выход из «Методических материалов»–
(стрелка «влево» на зеленом фоне в левом нижнем углу экрана). Выход из «Виртуальной лаборатории» – клавиша F10.
!Используйте сочетание клавиш Ctrl+Alt, чтобы курсор мыши имел возможность свернуть или уменьшить размер окна виртуального стола. Тогда вы сможете работать и на своем компьютере за пределами виртуального рабочего стола, и возвращаться обратно (рис.2).
Рис.2. Личный рабочий стол и виртуальный
2. Теоретическая часть
2.1. Последовательное соединение
Последовательным называется соединение, когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и так далее (рис. 3).
Рис.3. Последовательное соединение резисторов
Для последовательного соединения характерным является общий ток для всех резисторов. Эквивалентное сопротивление при этом типе соединений определяется по формуле 1:
Напряжение на отдельных элементах распределяется пропорционально величинам их сопротивлений (формула 2):
Суммарная мощность приемников (формула 3):
2.2. Параллельное соединение
Параллельным называется соединение, при котором выводы всех приемников присоединяются к одной паре узлов (рис. 4). Напряжение подается на выводы этих приемников.
Рис.4. Параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении все элементы находятся под одним и тем же напряжением – напряжением питающей сети (источника питания).
Эквивалентное сопротивление при этом типе соединений определяется по формуле 4:
Если применим понятие проводимости
, то эквивалентную проводимость найдем по формуле 5:
где проводимости каждого элемента определим по формуле 6:
Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов (формула 7):
Суммарную мощность всех приемников определим аналогичным путем, как и в случае последовательного соединения элементов.
2.3. Смешанное соединение
Смешанным соединением называется такое соединение, при котором имеют место и последовательное, и параллельное соединения элементов.
Рис. 5.Смешанное соединение резисторов
Для электрической цепи на рис. 5 справедливы следующие соотношения (формула 8):
3.1. Активные клавиши
Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши (рис. 6):
W, S, A, D– для перемещения в пространстве;
F2, Е– аналоги средней клавиши мыши-манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);
Ctrl–присесть;
F10–выход из программы.
Рис. 6. Активные клавиши клавиатуры и мыши-манипулятора
Левая клавиша мыши (1) – при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.
Средняя клавиша (2) – при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется). Правая клавиша (3) – появляется курсор-указатель (при повторном – исчезает).
Примечание: при появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверхи в стороны.
3.2. Оборудование для лабораторной работы
Рис. 7. Внешний вид лабораторного стенда
В лаборатории у стены находится стенд (рис. 7) для проведения испытания. Стенд состоит из вертикальной и горизонтальной панелей.
Вертикальная панель содержит элементы схем и разделена на 3 зоны – по количеству проводимых опытов (последовательное, параллельное и смешанное). Линиями синего и красного цветов изображены провода, составляющие схему.
На схемах присутствуют элементы управления (рис. 8)– регулируемые сопротивления, возле каждого из них надпись – 150 Ом. Изменение сопротивления происходит за один оборот (360°) – от 0 до 150 Ом.
Рис. 8. Одно из регулируемых сопротивлений
На горизонтальной панели находится 3 источника питания (рис. 9) (от 0 до 220 В) постоянного тока, регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТР). Чтобы включить источник питания в работу, необходимо следующее.
1. Включить сеть стенда (кнопка ВКЛ слева – загорится лампочка СЕТЬ, выключение – кнопкой ВЫКЛ). Позиция 1 (рис. 9) соответствует кнопке магнитного пускателя стенда.
2. Включить кнопку под лампочкой (два положения: вдавлена внутрь – включено, загорается лампочка; не вдавлена – выключено). Позиция 2 (рис. 9) соответствует кнопке подачи постоянного напряжения одного из источников питания.
3. Регулятором одного из источников (позиция 3 рис. 9) выставить заданную величину напряжения.
Рис. 9. Источник питания
4. Порядок выполнения работыЗапустите файл «Виртуальная лаборатория» из п.1.5.
4.1. Последовательное соединение. Опыт 1
На стенде собрана электрическая цепь по схеме рис. 10.
Рис. 10. Исследуемая электрическая цепь опыта 1
1. Включите стенд. Рукоятку ЛАТРа установите в крайнее левое положение, при котором
В.
2. Нажмите на кнопку подачи постоянного напряжения соответствующего источника питания.
3. Поворачивайте рукоятку ЛАТРа по часовой стрелке, установите напряжение
. Потенциометр
полностью введен.
4. Снимите показания приборов и занесите в табл. 1 (бланк выполнения лабораторной работы 1).
5. При этом же напряжении источника питания уменьшите сопротивление потенциометра
примерно вполовину и снова снимите показания всех приборов.
6. Произведите расчет всех параметров, указанных в табл. 1.
Таблица 1
Экспериментальные и расчётные данные последовательного соединения элементов
№
Измерено
Вычислено
U,
B
U1,
B
U2,
B
I,
A
R1,
Ом
R2,
Ом
RЭ,
Ом
P1,
Вт
P2,
Вт
PЭ,
Вт
1
2
3
4.2. Параллельное соединение. Опыт 2
На стенде собрана электрическая цепь по схеме рис. 11.
Рис. 11. Исследуемая электрическая цепь опыта 2
1. Рукоятку соответствующего параллельному соединению ЛАТРа установите в нулевое положение, потенциометр
полностью введен.
2. Нажмите на кнопку подачи постоянного напряжения соответствующего источника питания.
3. Установите напряжение
, снимите показания всех приборов и занесите их в табл. 2 (бланк выполнения лабораторной работы 1).
Примечание:
,
4. Не меняя напряжения источника питания, необходимо полностью вывести сопротивление потенциометра
. Результаты всех приборов занесите в табл. 2 (бланк выполнения лабораторной работы 1).
5. Рассчитайте величины, указанные в табл. 2.
Таблица 2
Экспериментальные и расчётные данные параллельного соединения элементов
№
Измерено
Вычислено
U,
B
I,
A
I1,
A
I2,
A
R1,
Ом
R2,
Ом
RЭ,
Ом
P1,
Вт
P2,
Вт
PЭ,
Вт
1
2
3
4.3. Смешанное соединение. Опыт 3
На стенде собрана электрическая цепь по схеме рис. 12.
Рис.12. Исследуемая электрическая цепь опыта 3
1. Рукоятку соответствующего смешанному соединению ЛАТРа установите в нулевое положение, потенциометр
полностью введен.
2. Включите питание, установите ЛАТРом напряжение
, снимите показания всех приборов и занесите их в табл. 3.
3. Не меняя напряжения источника питания, необходимо полностью вывести сопротивление потенциометра
. Результаты всех приборов занесите в табл. 3.
4. Рассчитайте величины, указанные в табл. 3 (бланк выполнения лабораторной работы 1).
Таблица 3
Экспериментальные и расчётные данные смешанного соединения элементов
№
Измерено
Вычислено
U,
B
U1,
B
U23,
B
I1,
A
I2,
A
I3,
A
R1,
Ом
R2,
Ом
R3,
Ом
P1,
Вт
P2,
Вт
P3,
Вт
P,
Вт
1
2
3
5. Отчет
Скачайте титульный лист и бланк выполнения лабораторной работы. Отчет по лабораторной работе должен содержать:
· титульный лист с Ф. И. О.студента, группой (стандартный, в курсе);
· цель работы, описание оборудования и электрическую схему (бланк);
· описание выполнения работы (бланк);
· выполненные задания из раздела 3, заполненные табл. 1, 2, 3 в бланке выполнения лабораторной работы 1;
· выводы и ответы на контрольные вопросы (бланк).
6. Контрольные вопросы1. Формулировка законов Кирхгофа.
2. Как изменится ток
(рис. 12), если параллельно резисторам
и
включить ещё один резистор?
3. Как распределяются токи в приемниках, соединенных параллельно?
4.
