Теория электрических цепей: Руководство к лабораторным работам, страница 2

1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

В РЕЗИСТИВНОЙ ЦЕПИ.

1

A.Теоретические сведения.

                                                       Исходная схема имеет вид (рис.1.1).

RЕ

I

                                                       Обсудим расчет этой схемы.

UГ

UН

а

RН

ЕГ

                                                       E_Г- электродвижущая сила генератора [ В].                      

2

                                                        R_E-внутреннее сопротивление генератора [Ом].                                              

                                                        R_Н- сопротивление нагрузки [Ом].

    Рис.1.1 Исходная схема                                                                                                     

В схеме нет узлов (а,1,2-точки), только один контур a поэтому можно составить одно уравнение по 2-ому закону Кирхгофа:  U_RE+U_RН = Е_Г                                     (1.1)                                               Так как R_Е и R_Н-резисторы с линейной вольтамперной характеристикой, то для них справедлив замечательный закон Ома: U=RI. Учитывая его, получим по 2-ому закону Кирхгофа одно уравнение с одним неизвестным-I:    

                                                      R_EI+R_НI=E_Г                                                         (1.2 )                                                                                              

По известным значениям R_Е, R_Н и E_Г находим ток:                (1.3 )

Знание тока, позволяет, используя закон Ома найти: U_RE=IR_E и U_RН=IR_Н  = U_Н.                                                                                                                                   

Если воспользоваться 2-ым законом Кирхгофа, то можно получить вольтамперную (внешнюю) характеристику генератора:              

                                              U_Г = Е_Г- IR_E                                                                 (1.4 )

Если принять потенциал т.2 равным нулю φ₂=0, то по определению понятия э.д.с. φ_а= E_Г и используя закон Ома получим  φ₁= φ_а- IR_Е.

Важно также знать, что в цепях постоянного тока выполняется баланс мощностей: ∑Р_Г=∑Р_Н. В данной схеме один генератор и его мощность можно опре-делить по формуле: Р_Г= Е_ГI. Мощность нагрузки равна: Р_Н= U_RНI = I²R_Н. При этом не следует забывать, что под Р_Г понимают мощность генератора на его выводах (а-2).

Это главные знания, которые Вам нужны для анализа этой схемы. Если бы надо было рассчитать схему один раз, то не нужен и персональный компьютер (ПК). Но, т.к. R_Н меняется, то многократный расчет лучше выполнить, используя компьютер, оснащенный программой  Electronics Workbench (EWВ).

Б.Расчетная подготовка к проведению эксперимента

   Исходные данные и задание для выполнения лабораторной работы (таблица1.2).

                                                                                                              Таблица 1.2

			№ Варианта
Величина			1		2	3	4		5	6	7		8	9		10	11		12	13		14
EГ		B	10		20	30	40		50	60	70		80	90		100	110		120	130		140
RE		Ом	150
RН		Ом	50		50	50	50		50	50	50		50	50		100	110		120	130		140
Задание
1. Рассчитайте цепь (рис.1.1)  и определите величины:
RВХ	I			URE				URН				φа			φ1			PГ			PН