Лабораторная работа. Опытная проверка принципа наложения

Занятие по рабочей программе №05

Дисциплина: ОП.06 «Электротехника и электроника»

Раздел 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

Тема: Лабораторная работа №2. Опытная проверка принципа наложения.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Ознакомление с темой, целью и планом занятия.

Тема: Опытная проверка принципа наложения.

Цель работы:

1. Экспериментально проверить принцип наложения.

2. Проверить опытным путём законы Кирхгофа.

ПЛАН

1. Инструктаж по технике безопасности

2. Теоретические сведения и методические указания

3. Приборы и оборудование

4. Рабочее задание

5. Составление отчёта

6. Защита лабораторной работы

2. Выполнение практического задания

1. Инструктаж по технике безопасности

При выполнении лабораторной работы запрещается:

1. Производить включение электроприборов без разрешения преподавателя

2. Производить переключения в схеме и ее разборку при включенном электроприборе.

3. Оставлять включенный электроприбор без надзора.

4. Использовать при сборке и разборке электроприборов нестандартный и неисправный инструмент (см. Приложение занятие 4).

2. Теоретические сведения и методические указания

Метод (принцип) наложения применяется для расчета токов в сложной линейной электрической цепи, в которой действует небольшое количество источников ЭДС (2...3).

Согласно этому методу ток в цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых в ней источниками ЭДС, действующими независимо друг от друга, при неизменных сопротивлениях всех участков цепи. Сущность метода сводится к следующему.

Сначала предполагают, что в цепи действует только ЭДС первого источника, а остальные источники ЭДС исключают и заменяют внутренними сопротивлениями этих источников. Определяют токи для такой цепи. Затем производят расчет, полагая, что в цепи действует только ЭДС второго источника, а все остальные источники ЭДС исключают и заменяют внутренними сопротивлениями источников.

Аналогичные расчеты производят поочередно для всех ЭДС.

Так как для каждого участка цепи получается несколько токов, создаваемых в этом участке каждой ЭДС в отдельности, то алгебраическая сумма этих токов (их называют частичными) дает истинное значение тока, проходящего по этому участку при одновременном действии всех ЭДС.

Применим метод наложения к цепи, изображенной на рис. 1, а).

Рис. 1. К расчету цепи методом наложения токов:

а) действуют ЭДС Е1 и Е2; б) действует только ЭДС Е1; в) действует только ЭДС Е2

Сначала рассмотрим цепь при действии только ЭДС Е1 (рис 1, б) и определим частичные токи  :

,

Теперь предположим, что в цепи действует только ЭДС Е2 (рис. 1, в), и определим частичные токи  :

,

Наложив друг на друга, частичные токи в ветвях с учетом их направления, получим:

,  ,  .

3. Приборы и оборудование

Источник электрической энергии, три реостата, четыре амперметра магнитоэлектри­ческой системы, однополюсный выключатель, соединительные провода.

4. Рабочее задание

1. Ознакомиться с источниками питания, реостатами и приборами, необходимыми для выполнения работы; записать их основные технические данные.

2. Измерить ЭДС каждого источника и сопротивление каждого реостата в зафиксированном положении движков. Сопротивление реостатов измерить методом амперметра и вольтметра и записать в табл. 1.

Таблица 1

3. Собрать схему (рис. 2).

Рис. 2. Схема для опытной проверки метода наложения токов

4. Установить переключатель П1 в положение «а», а переключатель П2 в положение «б» и измерить токи  . Установить переключатель П1 в положение «б», а переключатель П2 в положение «а» и измерить токи  . Установить переключатели П1 и П2 в положение «а» и измерить токи I1, I2, I3.

5. По известным значениям величин E1, E2, R1, R2, R3 (полученных измерением), а также r01 = 0,01 Ω и r02 = 0,02 Ω (данных преподавателем перед началом работы) методом наложения рассчитать токи  ,  ,  . Определить также токи I1, I2, I3 методом наложения измеренных частичных токов.

6. Результаты измерений и расчётов записать в табл. 2 и сравнить.

Таблица 2

Примечание: при выполнении п. 4 убедиться в справедливости первого закона Кирхгофа для узла А.

5. Составление отчёта

Отчёт должен содержать:

1. Тему и цель лабораторной работы.

2. Приборы и оборудование

3. Порядок выполнения работы

4. Схему эксперимента

5. Расчётные формулы и обработку данных.

6. Ответы на контрольные вопросы

7. Выводы о проведённом эксперименте и о достижении цели лабораторной работы

6. Защита лабораторной работы

1. Дать пояснения к схеме проведения эксперимента

2. Дать анализ полученным результатам

3. Ответить на контрольные вопросы

Контрольные вопросы.

1.  В чём состоит сущность метода наложения?

2. Методика расчёта электрической цепи по методу наложения.

3. В каких случаях для расчёта сложной цепи целесообразно применять метод наложения?

4. Почему нельзя применять метод наложения для определения мощностей?

5. Сформулируйте первый закон Кирхгофа.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Составить отчёт

2. Ответить письменно на контрольные вопросы.

3. При оформлении работ использовать Условные графические обозначения на электрических схемах (см. Приложение).

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.

Основные источники:

1. Данилов, И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М. : Высшая школа, 2010. - 752с.

2. Ермуратский, П.В., Лычкина Г.П., Минкин Ю.Б. Электротехника и электроника. — М.: ДМК Пресс, 2011. — 416 с.

3. Электротехника и электроника / Под ред. Б.И. Петленко. – М. : Издательский центр «Академия», 2008.- 320 с.

4. Иванов, И. И., Соловьев, Г. И., Фролов, В. Я. Электротехника и основы электроники. — СПб. : Издательство «Лань», 2012. — 736 с.

Дополнительные источники:

1. Долгов, А.Н. Сборник задач по физике с решением и ответами. Электричество и оптика. – 186с.

2. Зайцев, А.П. Общая электротехника и электроника. – Томск : Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 178с.

3. Козлова, И. С. Электротехника. Конспект лекций. - ЭКСМО, 2008. - 160 с.

4. Мартынова, И.О. Электротехника: учебник / И.О. Мартынова. — М .: КНОРУС, 2015. — 304 с.

5. Петленко, Б.И. Электротехника и электроника. Москва, 2003. – 230 с.

6. Прошин, В.М. Электротехника для неэлектрических профессий. М :. – Академия, 2014. - 456с.

7. Прошин, В.М. Электротехника. М. : - Академия, 2013. – 288с.

Приложение

УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ