Лабораторная работа №1, 18 Вариант — Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока № 200377-1

Дисциплина: «Электротехника»
Лабораторная работа №1, 18 Вариант — Исследование неразветвленной электрической цепи постоянного тока № 200377-1
Цена 250 р.

Цель работы: теоретический расчёт, экспериментальное исследование и моделирование неразветвленной электрической цепи постоянного тока.
Теоретические сведения
Закон Ома для участка цепи: ток в проводнике I равен отношению падения напряжения U на участке цепи к ее электрическому сопротивлению R:
I=U/R. (1.1)
Закон Ома иллюстрируется схемой на рис. 1.1, из которой видно, что на участке цепи с сопротивлением R=100 Ом создается падение напряжения U=9,09 В, измеряемое вольтметром. Согласно (1.1) ток в цепи I = 9,09/100 = 90,9 мА, что и измеряет последовательно включенный в цепь амперметр.
При размыкании ключа Х в схеме реализуется режим холостого хода, при этом вольтметр U измеряет ЭДС источника Е=10 В, а вольтметр Ui имеет нулевые показания. При замыкании ключа К в схеме реализуется режим короткого замыкания и ток короткого замыкания Io=E/Ri=10/10=1А. При этом вольтметр Ui измеряет падение напряжения Ui=Io •Ri=10B.
Закон Ома для полной цепи: ток в замкнутой электрической цепи равен ЭДС источника Е, деленной на сопротивление всей цепи. Применительно к цепи ни рис. 1.1 ее полное сопротивление равно Ri + R, и на основании закона Ома получаем I=E/(Ri+R)=90,9 мА, что и измеряет амперметр.
Обобщенный закон Ома: ток в замкнутой одноконтурной цепи равен отношению алгебраической суммы всех ЭДС к арифметической сумме всех сопротивлений. Перед расчетом выбирают направление обхода контура и считают, это направление за положительное направление тока.

Рис. 1.1. Простейшая цепь постоянного тока
При определении алгебраической суммы ЭДС со знаком плюс берут те ЭДС, направления которых совпадают с выбранными положительным направлением тока, и со знаком минус — ЭДС с противоположными направлениями.

Рис. 1.2. Одноконтурная цепь с двумя источниками напряжения
В качестве примера рассмотрим изображенную на рис. 1.2 одноконтурную цепь, состоящую из источников напряжения Е1=120 В, Е2=40В и резисторов с сопротивлениями R1=12 Ом и R2=8 Ом. Определим напряжение между точками А и В.
Выберем направление обхода контура по часовой стрелке. В таком случае ЭДС Е1 войдет со знаком «+», поскольку ток от Е1 совпадает с направлением обхода (положительным направлением тока во внешней цепи считается направление от положительного к отрицательному зажиму источника). При обходе же источника Е2 направление обхода не совпадает с направлением тока, который создается этим источником. Поэтому для схемы на рис. 1.2 ток в цепи I= (E1-E2)/(R1+R2)=80/20=4 А. Так как величина тока получилась положительной, то, следовательно, направление тока совпадает с выбранным. Если бы результат получился отрицательным, то это означает, что действительное направление тока в цепи противоположно выбранному.
Напряжение UAB между точками А и В определяется с помощью закона Ома для участка цепи. Выберем участок А-Е2-В. Для этого участка закон Ома запишется в следующем виде:
I=(UAB-E2)/R2, откуда
UAB=E2+I R2=40+4•8=72 В.
Мощность, рассеиваемая резистором: протекание тока через резистор приводит к рассеянию энергии (преобразование электрической энергии в тепло); рассеиваемую мощность можно подсчитать по формуле:
P=RI2=U2/R.

1. Расчёт цепи изображенной на рисунке ниже

Рисунок 1 — Цепь постоянного тока с одним источником ЭДС
Вар. 18
E1=10B
Расчёт:
Выводы по работе:
В ходе лабораторной работы были рассчитаны токи и напряжения, а так же мощности для трёх схем, результаты расчётов совпали с результатами моделирования в системе Workbench.