Работа № 4
Исследование активного двухполюсника
При выполнении работы необходимо ознакомится с аналитическими и экспериментальным определениями параметров активного двухполюсника и расчетом тока нагрузки, а также экспериментальным путем проверить принцип взаимности для развелетленной цепи постоянного тока.
З а д а н и е
А. Предварительная подготовка
1. В протоколе начертить необходимые рабочие схемы для выполнения п. п. 3, 6 и 7 задания.
2. Вывести формулы для расчета напряжения холостого хода и входного сопротивления исследуемого активного двухполюсника, считая известными все сопротивления и значения э. д.с. источника (внутренним сопротивлением источника э. д.с. пренебречь).
Б. Экспериментальная и расчетная часть
3. Из четырех реостатов собрать мостовую схему. В одну диагональ схемы включить источник э. д.с., а в другую – переменное сопротивление нагрузки r. В схеме следует установить ключ для создания режима холостого хода, а также вольтметр и амперметр для измерения напряжения и тока нагрузки.
4. Экспериментально определить напряжение холостого хода и ток короткого замыкания исследуемого активного двухполюсника, рассчитать его входное сопротивление с помощью полученных величин.
5. Снять опытным путем и начертить зависимость тока нагрузки от сопротивления нагрузки I = I(r) (сопротивление менять от 0 до ∞).
6. Опытным путем убедится в правильности принципа взаимности исследуемой схемы при одном определенном значении тока нагрузки.
7. С помощью вольтметра и амперметра экспериментально определить значение входного сопротивления двухполюсника.
8. Измерить все сопротивления, входящие в схему двухполюсника и величину э. д.с. По выведенным в п. 2 формулам рассчитать параметры активного двухполюсника. С помощью теоремы активного двухполюсника рассчитать зависимость тока нагрузки от сопротивления нагрузки I = I(r).
9. Сравнить полученные различными способами значения параметров двухполюсника. На одном графике построить и сравнить зависимости I = I(r), полученные в п. п. 5 и 8.
При подготовке к работе необходимо научится рассчитывать напряжение холостого хода и входное сопротивление активного двухполюсника, если известны схема и величины всех сопротивлений двухполюсника, а также величины источников э. д.с. и источников тока.
При составлении рабочей схемы, в противоположных плечах моста следует включить сопротивления приблизительно одного порядка.
Для выполнения п. 7 задания активный двухполюсник надо преобразовать в пассивный, принимая внутреннее сопротивление источника э. д.с. равным нулю.
С. Контрольные вопросы
1. Определить, как в рабочей схеме подключаются зажимы “+” и “ – “ измерительных приборов (сначала указать, какие сопротивления включены в плечи моста).
2. Как изменится входное сопротивление двухполюсника, если какое-либо плечо моста окажется прерванным (например, r1 = ∞)? Как в этом случае изменяется напряжение холостого хода и ток короткого замыкания двухполюсника?
3. Как изменятся параметры активного двухполюсника, если одно из плечей моста будет закорочено (например, r1 = 0)?
4. При данных E, r1, r2, r3 и r4 рассчитать приближенно значение Iк. з., чтобы выбрать наиболее подходящий диапазон шунта амперметра.
5. Написать выражение для входного сопротивления двухполюсника, если на место идеального источника напряжения в схему включен идеальный источник тока J. Написать выражение для напряжения холостого хода в данном случае.
6 .Как изменится входное сопротивление двухполюсника, если сопротивления r1 и r2 (r1 и r3) поменять местами? Как такой обмен повлияет на напряжение холостого хода двухполюсника?
7. Написать выражение для расчета параметров конкретного активного двухполюсника. Например:
$
а) б) в)
