1. Цель работы: экспериментальное определение тока в ветвях линейной цепи постоянного тока методом эквивалентного источника э.д.с.
2. Основные теоретические положения.
Метод эквивалентного генератора является одним из основных методов расчета тока в сложных электрических цепях.
Наиболее широкое применение он находит в тех случаях, когда целью поставленной задачи является определение тока в одной из ветвей электрической цепи.
Метод основан на замене части электрической цепи, к которой подключена данная ветвь, эквивалентным источником э.д.с. [1]
Параметры источника определяются из следующих условий:
Величина э.д.с. должна быть равна напряжению активного двухполюсника на выводах разомкнутой ветви, а внутреннее сопротивление должно равняться входному сопротивлению пассивной электрической цепи относительно выводов выделенной ветви. При найденных значениях э.д.с. и внутреннего сопротивления эквивалентного генератора ток в заданной ветви рассчитывается по формуле, где Еэ – э.д.с. эквивалентного источника; Ro – внутреннее сопротивление эквивалентного источника; R – сопротивление исследуемой ветви.
3. Описание лабораторной установки.
Экспериментальное исследование по определению тока в ветвях электрической цепи методом эквивалентного генератора проводится на экспериментальном рабочем стенде, на лицевой панели которого установлены все элементы исследуемой цепи, источник и измерительные приборы.
Перечень элементов и измерительных приборов, рекомендуемых для выполнения измерительного исследования, рекомендуется преподавателем.
4. Порядок выполнения работы.
4.1. Используя универсальный измерительный прибор, определить сопротивления элементов электрической цепи и выходное напряжение (э.д.с. источника). Помнить, что положение регуляторов резисторов с переменной величиной сопротивления должны оставаться в ходе выполнения дальнейшей программы работы, (за исключением отдельных случаев, которые оговорены ниже), без изменения.
Данные по измерению сопротивлений заносятся в таблицу по форме I.
Форма I.
R1 , Ом
R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом
R5 , Ом
R7 , Ом
4.2. Экспериментальное определение тока в заданной ветви электрической цепи методом эквивалентного генератора.
Схема электрической цепи для определения тока в ветви с сопротивлением R2 приведена на рис .4. Следует отметить, что в качестве исследуемой может быть выбрана любая ветвь, содержащая регулируемый резистор (R1, R2, R3).
4.2.1. Определение э.д.с. ЕЭКВ эквивалентного источника.
Величина э.д.с. эквивалентного источника определяется измерением напряжения на выводах выделенной ветви с сопротивлением R2, в точках a и b при положении ключа К в позиции 1 и разомкнутом ключе К1.
4.2.2. Экспериментальное определение внутреннего сопротивления эквивалентного источника.
Внутреннее сопротивление источника R0 определяется путем измерения сопротивления цепи (рис.4.2.2) относительно зажимов “а в” при установке ключа К в положении 2 и разомкнутом ключе К1.
Еист
Полученные данные по пункту 4.2.2. заносятся в таблицу по форме 2.
Форма2 .
Измерено
Вычислено
Eэ, B
R0, Ом
Еэ, В
R0, Ом
4.3. Экспериментальная зависимость I2 = f(R2)
Для получения зависимости I2 = f(R2) необходимо провести 5 – 6 опытов, постепенно уменьшая сопротивление R2 (рис.4.) от R2max до R2min и каждый раз измеряя его сопротивление и падение напряжения на нем с помощью универсального вольтметра.
Опыт проводится в следующем порядке:
1) Установив движок резистора в одно из положений и разомкнув ключ К1, ключ К в положение 2, измеряют его сопротивление (Прибор включен в режим омметра.).
2) Затем прибор переводят в режим измерения напряжения и, замкнув ключ К1, ключ К в положение 1, измеряют падение напряжения (Сопротивление резистора R2 при измерении напряжения не меняется).
3) Данные заносятся в таблицу по форме 3.
Форма3.
Величина
Номер опыта
R2, Ом
U2, В
I2 =
I2расч , А
5. Содержание отчета.
5.1. Цель работы.
5.2. Таблицы данных электроизмерительных приборов.
5.3. Схема электрической цепи.
5.4.Таблицы наблюдаемых и вычисленных величин.
5.5 Основные расчетные формулы. Расчет внутреннего сопротивления э.д.с. эквивалентного источника тока в заданной ветви. Сравнить полученные расчетные
значения этих величин с их значением из опыта по пунктам 4.2.1 и 4.2.2.