Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра Морской Электроники

Лабораторная работа №1

По электротехнике

Тема: “Исследование простой цепи постоянного тока”.

Выполнил студент гр. 32ИС1

Проверил преподаватель

2005 г.

Цель работы:

Исследование режимов работы простых схем регулирования напряжения и тока. Экспериментальная проверка основных соотношений и законов электрических цепей.

Общие сведения:

Простой цепью является цепь, состоящая из последовательно и параллельно соединённых пассивных элементов (резисторов), подключённых к одному источнику электрической энергии.

Если пассивная часть цепи состоит из последовательно соединённых резисторов, то её эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивлений резисторов:

Если часть цепи содержит параллельно соединённые резисторы, то её эквивалентное сопротивление определяют из соотношений:

Участок цепи может быть полностью охарактеризован вольт - амперной характеристикой (ВАХ), т. е. зависимостью напряжения от тока U=f(I) или I=F(U).

ВАХ линейного резистора представляет собой прямую, проходящую через начало координат, причём наклон прямой зависит от сопротивлений резистора: чем больше сопротивлений, тем меньше угол между прямой и осью напряжений.

К простым цепям относятся простейшие делители напряжений и токов. Для схемы делителя напряжения выражение, составленное по второму закону Кирхгофа, имеет вид: U1+U2=R1I+R2I=E,

Откуда I=E/(R1+R2).

Напряжение на элементах делителя:

U1=IR1=ER1/(R1+R2)=E/(1+R2/R1) U2=IR2=ER2/(R1+R2)=E/(1+R1/R2).

Напряжения на элементах делителя пропорциональны ЭДС источника E и зависят от соотношения сопротивления R1 и R2 резисторов, называемых плечами делителя.

Для схемы делителя тока выражение, составленное по первому закону Кирхгофа, имеет вид: I=I1+I2=E/R1+E/R2=E(R1+R2)/R1R2,

Откуда E=IR1R2/(R1+R2).

Токи через элементы делителя равны:

I=E/R1=IR2/(R1+R2)=I/(1+R1/R2) I=E/R2=IR1/(R1+R2)=I/(1+R2/R1).

Токи элементов делителя пропорциональны току I в неразветвлённой части цепи (току источника) и зависят от соотношения сопротивления резисторов R1 и R2.

Для регулирования напряжений и токов в делителях применяют потенциометры (реостаты).

Схемы:

1.  Схема регулирования тока и напряжения при включении одного плеча потенциометра.

 

2.  Схема регулирования тока и напряжения при включении двух плеч потенциометра.

 

3.  Мостовая схема делителя напряжения.

 

Таблицы:

Исследование делителя напряжения в схеме №1.

№

R’

I, мА

U, В

Uн, В

Rн, Ом

1

min

0.39

7.51

2.48

6.36

2

¼

0.67

5.63

4.35

6.49

3

½

0.95

3.72

6.23

6.56

4

¾

1.19

1.92

8.10

6.81

5

max

1.49

0.02

9.98

6.70

Исследование делителя напряжения в схеме №2.

№

R’

I, мА

U, В

Rн, Ом

1

min

1.47

9.98

6.79

2

¼

1.15

7.49

6.51

3

½

0.75

5.00

6.67

4

¾

0.39

2.51

6.44

5

max

0.02

0.02

1.00

Исследование делителя напряжения в схеме №3.

а). “Пропорциональное” изменение сопротивления плеч потенциометров R1 и R2.

№

R1

R2

Uн, В

1

min

min

0

2

¼

¼

0

3

½

½

0

4

¾

¾

0

5

max

max

0

б). “Непропорциональное” изменение сопротивления плеч потенциометров R1 и R2.

№

R1

R2

Uн, В

1

min

max

9.98

2

¼

¾

4.99

3

½

½

0

4

¾

¼

-4.99

5

max

min

-9.98

Вольтамперная характеристика сопротивления Rн.

Вычисления:

Вычисление сопротивления нагрузки по полученным данным.

1.  Rн=Uн/I;

Rн(min)=2.48/0.39=6.36 Ом

Rн(1/4)=4.35/0.67=6.49 Ом

Rн(1/2)=6.23/0.95=6.56 Ом

Rн(3/4)=8.10/1.19=6.81 Ом

Rн(max)=9.98/1.49=6.70 Ом

2.  Rн=U/I;

Rн(min)=9.98/1.47=6.79 Ом

Rн(1/4)=7.49/1.15=6.51 Ом

Rн(1/2)=5.00/0.75=6.67 Ом

Rн(3/4)=2.51/0.39=6.44 Ом

Rн(max)=0.02/0.02=1.00 Ом

Пределы регулирования напряжения и тока для схем делителей.

№

1

2

3

4

5

KU(ТЕОР)

1

0.54

0.37

0.29

0.23

KU(ПР)

1

0.81

0.62

0.44

0.25

1.

2.

№

1

2

3

4

5

KU(ТЕОР)

1

0.46

0.35

0.15

0

KU(ПР)

1

0.75

0.5

0.25

0

3.

№

1

2

3

4

5

KU(ТЕОР)

0

0

0

0

0

KU(ПР)

0

0

0

0

0

№

1

2

3

4

5

KU(ТЕОР)

1

0.5

0

-0.5

-1

KU(ПР)

0.99

0.49

0

-0.49

-0.99

а)

б)