Получение опытных и расчетных данных для построения потенциальной диаграммы и проверки основных законов электрических цепей

Цель работы – получение опытных и расчетных данных для построения потенциальной диаграммы и проверки основных законов электрических цепей..

Программа работы:

1. Начертить схему исследуемой цепи, указанную преподавателем и собрать ее.

2. Измерить ЭДС источников, токи, напряжения на участках и потенциалы всех точек исследуемой цепи.

Не замыкая рубильников  и , измерить ЭДС источников, присоединяя вольтметр к зажимам источников и следя за тем, чтобы зажим вольтметра, имеющий знак “+”, был присоединен к положительному зажиму источника. Величина ЭДС записать в табл. 1.

Замкнуть рубильник  и . Подобрать сопротивление резисторов так, чтобы стрелки амперметров отклонились примерно на середину шкалы. Измерить токи и напряжения на отдельных участках цепи. Измерение напряжения между двумя точками цепи производится следующим образом: зажим “+” вольтметра подключается к точке, соответствующей первой букве индекса, а “-” – ко второй точке. Если при этом стрелка вольтметра отклонится вправо от нуля, то показание прибора записывают со знаком плюс, если влево, то провода, идущие от вольтметра, меняют местами и показание прибора записывают со знаком минус. Результаты измерений занести в табл. 1. Измерить потенциалы точек тем же вольтметром. Для этого отрицательный зажим вольтметра присоединяют к базисной точке, указанной преподавателем, а положительный зажим – к точке, потенциал которой измеряют. Если стрелка вольтметра отклонилась вправо от нуля, то потенциал точки положителен и равен по величине показанию вольтметра. Если стрелка отклонится в обратную сторону, то следует поменять местами провода, идущие от зажимов вольтметра, и показания прибора записать со знаком минус. Результаты измерений занести в табл. 2.

3. По опытным данным, полученным в пункте 2, определить внутренние сопротивления источников ЭДС и сопротивления участков электрической цепи.

Внутренние сопротивления источников определяются по формуле:

;

ЭДС источников и напряжения на зажимах источника при подключенной нагрузке берутся из п. 2 программы. Сопротивления резисторов вычисляются по закону Ома:

, где  - падение напряжения на резисторе;

 - ток, протекающий по резистору, или измеряются мостом.

Результаты измерений записывают в табл. 3.

4. Составить уравнения 1-го и 2-го законов Кирхгофа и баланса мощностей. Проверить их, подставив численные значения из п. 2.

Уравнение второго закона Кирхгофа составляют для внешнего контура.

5. Произвести расчет токов методом узловых потенциалов, а также расчет потенциалов точек исследуемой цепи и сопоставить результаты расчета с опытными данными.

6. Построить потенциальную диаграмму для контура, указанного преподавателем. Из диаграммы определить точки, имеющие наибольший потенциал.

Потенциальная диаграмма строится в прямоугольной системе координат. Начало координат должно соответствовать потенциалу базисной точки, т.е. нулю. По оси абсцисс в масштабе откладывают последовательно одну за другой в направлении обхода контура величины сопротивлений участков цепи, а по оси ординат – потенциалы точек цепи. Нанесенные на координатной плоскости точки, соответствующие величинам потенциалов, соединяют прямыми линиями.

Рабочая схема:

Спецификация приборов:

Приборы:	Заводской номер:	Система:	Точность:	Шкала:
Вольтметр	12063	Магнито-электрическая	0,5	150
Амперметр	7358	Магнито-электрическая	0,2	150

Результаты измерений:

Таблица 1

Наблюдается												Вычисляется
, В	, В	, мА	, мА	, мА	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, А	, А	, А
9,5	12	20	48	28	-8,4	2,2	-3,7	11,2	-3,9	2,6	-3,6	23,7	51,8	28

Таблица 2

Наблюдается						Вычисляется
, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В	, В
-6,2	2,2	0	3,7	-3,6	-7,5	-6,296	3,204	0	4,31	-3,696	-7,69

Таблица 3

, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом
55	14,6	115	77	83,3	132	130

Расчет измерений:

Ом

Ом

 Ом

 Ом

 Ом

 Ом

 Ом

Метод узловых потенциалов:

 В

 В

 В

 В

 В

 В

Расчет токов:

 А

 А

 А

Проверка 1-го закона Кирхгофа:

Для узла в:

Для узла д:

Проверка 2-го закона Кирхгофа:

Баланс мощностей:

Выводы: В ходе лабораторной работы, опытным путем, получены и рассчитаны данные для построения потенциальной диаграммы и проверенны законы данной электрической цепи.