Комплект контрольно-измерительных материалов по учебной дисциплине ОП.03. Электротехника и электроника (стр. 30 )

5  Если изменить напряжение источника, что произойдет с сопротивлением потребителя?

Лабораторная работа №3

Исследование цепи постоянного тока с последовательным соединением резисторов

Цель: проверить свойства цепи постоянного тока с последовательным соединением потребителей.

Оборудование: омметр, амперметры, вольтметр, резисторы, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

Последовательным является соединение, при котором к концу одного потребителя присоединяется начало другого, к концу второго – начало третьего и т. д. и при этом образуется неразветвленная цепь. Узлы в цепи последовательного соединения отсутствуют.

 

Рисунок 3.1 – Схема цепи последовательного соединения

Для последовательного соединения характерно то, что по всем потребителям проходит одинаковый ток, т. е.

I1=I2=I3=IОБЩ (3.1)

Напряжения на потребителях распределяются пропорционально величине сопротивления, т. е. чем больше сопротивление потребителя, тем больше падение напряжения на нём. Общее напряжение цепи определяется суммой падений напряжений на каждом сопротивлении

(3.2)

Эквивалентное сопротивление цепи увеличивается с числом последовательно соединенных потребителей и определяется по формуле

(3.3)

Порядок выполнения работы

1 Измерить с помощью омметра величину сопротивлений резисторов и занести в таблицу 3.1 в режим «Включены все резисторы».

2 Собрать цепь согласно рисунку 3.2.

R1 R4

Е

R3

R2 R5

Рисунок 3.2– Схема соединения приборов

Таблица 3.1 - Результаты измерений и расчётов

Измерено	Вычислено	Режим работы цепи
R, Ом	U, В	I, А	R, Ом	Р, Вт
R1=					Включены все резисторы
R2=
R3=
R4=
R5=
RЭКВ=
R1=					Отключен резистор R5
R2=
R3=
R4=
RЭКВ=

3 Для режима, когда включены все резисторы, измерить величину тока I и напряжения U на каждом резисторе и на зажимах цепи.

4 Отключить резистор R5 и повторить измерения. Убедиться в том, что с уменьшением числа последовательно соединённых потребителей, увеличивается сила тока цепи.

5 Результаты всех наблюдений занести в таблицу 3.1.

6 В расчетной части работы определить:

-эквивалентное сопротивление цепи

(3.4)

-сопротивление резисторов

(3.5)

где U – измеренное значение напряжения на каждом резисторе;

I – измеренное значение тока каждого резистора;

-мощность каждого резистора

(3.6)

Проверить баланс мощностей

(3.7)

и справедливость формулы общего напряжения цепи

(3.8)

где U – напряжение на зажимах цепи, В;

U1, U2, U3, U4, U5 – падения напряжения на соответствующих резисторах, В.

7 Сделать заключение о справедливости законов последовательного соединения потребителей, о распределении тока, напряжения на резисторах.

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Оборудование.

3 Схема электрической цепи.

4 Таблица результатов измерений и расчетов.

5 Расчетная часть, содержащая формулы и примеры расчета по ним.

6 Вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1  Укажите недостаток последовательного соединения.

2  Как определить эквивалентное сопротивление цепи?

3  Как распределяется напряжение на сопротивлениях в последовательной цепи?

4  Если замкнуть накоротко один резистор цепи, изменится ли общее сопротивление цепи, если изменится то как?

5  Поясните, для чего используется последовательное соединение?

6  Если отключить один из резисторов, чему будет равно общее сопротивление цепи?

7  Как проверить правильность измерения общего напряжения цепи, используя законы электротехники?

Лабораторная работа № 4

Исследование цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Цель: опытным путём проверить законы расчёта электрических цепей смешанного соединения.

Оборудование: омметр, амперметры, вольтметр, резисторы, соединительные провода.

Краткие теоретические сведения

В цепи смешанного соединения присутствуют последовательное и параллельное соединения.

Для последовательно соединенных потребителей (рисунок 3.1) справедливы формулы (3.1)-(3.3).

Параллельным является соединение, при котором все потребители включаются между двумя точками электрической цепи, образую ветви (рисунок 4.1).

 

Рисунок 4.1 – Схема цепи последовательного соединения

При параллельном соединении ко всем потребителям приложено одинаковое напряжение

U1=U2=U3=UОБЩ (4.1)

Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально величине сопротивления потребителей, т. е. чем больше сопротивление потребителя, тем меньше величина тока в нём. Ток в неразветвленной части цепи определяется по первому закону Кирхгофа

(4.2)

Эквивалентное сопротивление цепи уменьшается с числом параллельно соединенных потребителей и определяется по формуле

(4.3)

Для определения эквивалентного сопротивления цепи смешанного соединения используют метод «преобразования».

Порядок выполнения работы

1 Омметром измерить величины сопротивлений резисторов и занести в таблицу 4.1.

2 Собрать цепь, согласно рисунку 4.2.

2

1

R1 R4

 

V

Е

 

R5

R2

R3

 

Рисунок 4.2 - Схема соединения приборов

Таблица 4.1 - Результаты измерений и расчётов

Измерено	Вычислено	Режим работы цепи
R	U	I	R	Р
Ом	В	А	Ом	Вт
R1=					Включены все резисторы
R2=
R3=
R4=
R5=
RЭКВ=

3 С помощью амперметров и вольтметра измерить напряжение и ток всей цепи и на каждом резисторе. Необходимо помнить, что в положении «1» перемычки, отмеченной пунктиром на рисунке 4.8, амперметр А1 измеряет ток резисторов R4, R5. В положении «2» перемычки амперметр А1 измеряет ток резисторов R1, R2 и ток всей цепи. Показания приборов занести в таблицу 4.1.