- •1.3. Обробка результатів експерименту
- •Для захисту роботи потрібно:
- •2.3. Обробка результатів експерименту
- •3.3. Обробка результатів експерименту
- •Для захисту роботи потрібно:
- •4.3. Обробка дослідних даних
- •5.3. Обробка результатів експерименту
- •6.3. Обробка результатів експерименту
- •7.3. Обробка результатів експерименту
ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ
КІЛ
Виконав: ст.гр.______________
_______________________________
лабораторна робота №1
ознайомлення з лабораторним стендом. вимірювання струмів, напруг та потужностей
в електричному колі
1.1. Мета роботи
Вивчення правил техніки безпеки. Ознайомлення з будовою та технічними можливостями універсального лабораторного стенда (УЛС). Вивчення схеми ввімкнення вольтметра, амперметра та ватметра в електричне коло. Набуття навичок користування електровимірювальними приладами.
1.2. Хід виконання роботи
1.2.1. Вивчити інструкцію по техніці безпеки та зробити відповідний запис в журналі інструктажу.
1.2.2. Ознайомитись з будовою та технічними можливостями універсального лабораторного стенда (УЛС).
УЛС складається з набірного поля 1, трьох електронних блоків 2...4 та регульованих пасивних елементів 5...7. Розташування набірного поля та блоків показано на рисунку.
Набірне поле являє собою панель з нанесеною сіткою в вузлах якої розміщені по 4 з’єднаних
між собою гнізда. В гнізда можна вставити елементи з набору чи провідниками, під’єднати клеми блоків 2...7 і, таким чином зібрати електричне коло потрібної конфігурації. Електронні блоки 2...4 містять різні джерела напруг і служать для живлення електричних кіл при дослідженнях. Всі вони обладнані електронним захистом, який спрацьовує при перевищенні струмом навантаження 1 А. Про спрацювання захисту сигналізує відповідна лампочка. Для повернення блоку в робочий стан необхідно усунути причину перевантаження та натиснути кнопку біля сигнальної лампочки.
Блок 2 включає джерело нерегульованої напруги постійного струму U=20В, джерело регульованої напруги постійного струму U=2...30В та електронний ключ.
Блок 3 містить джерело змінної напруги регульованої амплітуди та частоти. Форма вихідної напруги може бути синусоїдною, прямокутною або трикутною.
Блок 4 представляє собою джерело трифазної напруги промислової частота. Величина напруги в кожній фазі джерела регулюється незалежно.
Блок 5 містить три нерегульовані резистори: та один регульований резистор, опір якого можна встановити від 1Oм до 999Oм через 1Oм.
Блок 6 містить три нерегульовані індуктивності: L1=1Гн, L2=1,5Гн, L3=2Гн та одну регульовану індуктивність, величину якої можна встановити від 0,1Гн до 99,9Гн через 0,1Гн.
Блок 7 містить три нерегульовані конденсатори: С1=5мкФ, С2=10мкФ, С3=20мкФ та один регульований конденсатор, ємність якого можна встановити від 0,01мкФ до 9,99мкФ через 0,01мкФ.
1.2.3. Ознайомитись з будовою та технічними можливостями мультиметра та навчитись виконувати вимірювання з його допомогою.
Мультиметр дозволяє вимірювати напругу, струм, частоту та активний опір. Вимірювання напруги, частоти та опору здійснюється прямим включенням приладу в коло, а вимірювання струму - за допомогою додаткового шунта. Перед вимірюванням необхідно вибрати вид вимірюваної величини та границю вимірювання шляхом натискання відповідних клавіш. При вимірюванні струму границя вимірювання вибирається на шунті, а на мультиметрі встановлюється вид (напруга), границя (2В).
Після ознайомлення з будовою мультиметра зарисувати в звіт лицьову панель мультиметра і вказати на рисунку призначення клавіш.
1.2.4. Ознайомитись та привести у звіті класифікацію та умовні графічні зображення на електричних схемах основних електровимірювальних приладів.
Прилади поділяються: за функціональним призначенням, способом представлення результату, будовою та принципом дії (системою), границею вимірювання, класом точності, робочим положенням, умовами експлуатації та категорією розміщення. Умовне графічне зображення показуючого приладу складається з кола, в якому вміщують букву, що вказує на функціональне призначення приладу (див. рис.1.1).
В звіті привести повну класифікацію електровимірювальних приладів за перерахованими ознаками, порівняти прилади електромагнітної та магнітоелектричної систем.
1.2.5. Ознайомитись з будовою ватметра та навчитись виконувати вимірювання з його допомогою.
Ватметр є двоелементним стрілочним приладом електродинамічної системи для вимірювання потужності. Один елемент вмикається в коло як вольтметр, другий - як амперметр. Ватметр автоматично враховує зсув фаз напруги та струму, тому в однофазному колі змінного струму він показує активну потужність. Границі вимірювання обох елементів вибираються незалежно одна від одної. При відліку вимірюваної величини за шкалою ватметра, як і інших стрілочних приладів, необхідно попередньо вирахувати ціну поділки і помножити на неї кількість поділок, що показує прилад.
1.2.6. Складіть електричне коло за приведеною нижче схемою, під’єднайте його до напруги U = 20 В і запишіть в табл.1.1 показники приладів. Резистор R1 з блоку 5, напруги U1 та U2 вимірюються одним і тим же мультиметром.
Таблиця 1.1
U1, B |
U2, B |
I, A |
P, Вт |
|
|
|
|
1.2.7. Виміряйте опір цього ж резистора, використовуючи мультиметр як омметр.
R1 =
1.3. Обробка результатів експерименту
1.3.1. Визначте потужність, яка споживається колом Р1 і потужність, що виділяється на резисторі Р2:
P1 = UI І =
P2 = U2 І =
Визначте потужність, яка втрачається на амперметрі та ватметрі.
DР = P1 - P2 =
1.3.2. Визначте дійсний опір резистора R1 і відносну похибку вимірювання d, яка обумовлена неідеальністю вимірювальних приладів.
R1 = U2 / І =
R1* = U1 / І =
d = (R1* - R1)/ R1 =
1.3.3. Порівняйте величини опору резистора, виміряного омметром і за допомогою амперметра і вольтметра.
Для захисту роботи потрібно:
-
Знати, як підготувати універсальний вимірювальний прилад до конкретних вимірювань.
-
Знати, чому вольтметр повинен мати як можна більший опір, а амперметр, як можна менший.
-
Вміти нарисувати схему ввімкнення вольтметра, амперметра, ватметра в електричне коло.
-
Знати, як визначається ціна поділки ватметра і як здійснюється відлік вимірюваної величини за його шкалою.
лабораторна робота №2
Дослідження лінійного електричного кола постійного струму з одним джерелом ЕРС
2.1. Мета роботи
Експериментальна перевірка законів Ома та Кірхгофа, балансу потужностей, пропорційності напруг та струмів в лінійному колі.
2.2. Хід виконання роботи
2.2.1. Зібрати коло за схемою, показаною на рис. 2.1. Номери елементів набірного поля відповідають номерам опорів на схемі. У всіх вітках передбачити можливість ввімкнення амперметра або джерела. У вітку, номер якої відповідає номеру стенда, ввімкнути джерело, напруга якого U=20В.
Рис. 2.1
2.2.2. Виміряти струми (мA) і напруги (мB) на всіх елементах. Результати занести в табл.2.1
Таблиця 2.1
U1= |
U2= |
U3= |
U4= |
U5= |
U6= |
І1= |
І2= |
І3= |
І4= |
І5= |
І6= |
2.2.3. Зменшити вдвічі ЕРС джерела та виміряти струми всіх віток. Результати занести в табл. 2.2.
Таблиця 2.2
U1= |
U2= |
U3= |
U4= |
U5= |
U6= |
І1= |
І2= |
І3= |
І4= |
І5= |
І6= |
2.3. Обробка результатів експерименту
2.3.1. За даними табл.2.1 розрахувати опори всіх елементів.
2.3.2. Зробити перевірку балансу потужностей.
2.3.3. Для досліджуваного кола скласти систему рівнянь Кірхгофа і підставити числові значення.
2.3.4. Розрахувати методом перетворення, еквівалентний опір кола відносно клем джерела та струму джерела. Результати порівняти з експериментальними.
Для захисту роботи потрібно:
-
Знати послідовність розрахунку розгалуженого кола за з-м Ома.
-
Вміти складати рівняння для складного кола за законами Кірхгофа методом контурних струмів та вузлових потенціалів.
-
Вміти складати баланс потужностей.
лабораторна робота №3
Дослідження послідовного коливального контуру
3.1. Мета роботи
Дослідження резонансних явищ в послідовному контурі, використання векторних діаграм для аналізу кіл.
3.2. Хід виконання роботи
3.2.1. Зібрати електричне коло з послідовним з’єднанням резистора, котушки індуктивності та конденсатора згідно завдання табл. 3.1.
Таблиця3.1
№ стенда |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
U, B |
10 |
10 |
12 |
12 |
12 |
10 |
12 |
f, кГц |
2 |
3 |
2 |
4 |
2 |
4 |
3 |
R (№ елемента) |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
L (№ елемента) |
20 |
21 |
21 |
20 |
22 |
20 |
24 |
C (№ елемента) |
17 |
15 |
15 |
19 |
14 |
17 |
12 |
3.2.2. Встановивши задані в табл. 3.1 значення напруги U та частоти f, виміряти струм I та напруги на елементах UR, UK, UC. Дані занести в табл.3.2.
Таблиця 3.2
I, мA |
UR, B |
UK, B |
UC, B |
|
|
|
|
3.2.3. Зібрати послідовне коло зі змінними R, L, C, встановивши їх значення згідно табл. 3.3.
Таблиця 3.3
№ стенда |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
R, Oм |
30 |
45 |
40 |
50 |
40 |
35 |
40 |
L, мГн |
5 |
6 |
5 |
5 |
4 |
3 |
6 |
C, мкФ |
0,5 |
0,4 |
0,4 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,2 |
3.2.4. Підтримуючи незмінним діюче значення напруги U=10B на вході кола виміряти струми та напруги на елементах при зміні частоти в діапазоні 0,8...8 кГц, обов’язково зафіксувати режим, коли значення струму буде максимальним. Дані занести в табл. 3.4.
Таблиця 3.4
f, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
I, мA |
|
|
|
|
|
|
|
UK, B |
|
|
|
|
|
|
|
UC, B |
|
|
|
|
|
|
|
3.2.5. Подати на коло напругу U=10B при частоті fo, при якій в пункті 3.2.4 був найбільший струм і зняти залежність струму I від величини ємності. Результати занести в табл.3.5.
Таблиця 3.5
С, мкФ |
|
|
|
|
|
|
|
I, мA |
|
|
|
|
|
|
|