Последовательное, параллельное и смешанное соединения элементов на постоянном и переменном токах
Алгебраическая сумма э.д.с. источников питания в любом контуре равна алгебраической сумме падений напряжения на элементах этого контура. Те или иные соединения этих элементов называются электрической цепью, а графическое изображение цепи — электрической схемой. Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами, по которым протекает один и тот же ток. Простыми цепями… Читать ещё >
Последовательное, параллельное и смешанное соединения элементов на постоянном и переменном токах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Последовательное, параллельное и смешанное соединения элементов на постоянном и переменном токах
Цель работы: изучение способов включения элементов электрических цепей, экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа, а также измерение основных электрических величин на постоянном и переменном токе.
Теоретические данные:
Мгновенные значения напряжения и тока характеризуют режим работы устройства и называются параметрами режима или характеристиками режима.
Величины R (Ом), L (Гн), C (Ф) зависят от свойств самого устройства, его конструкции и являются параметрами этого устройства.
Те или иные соединения этих элементов называются электрической цепью, а графическое изображение цепи — электрической схемой.
Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов рассматриваемой цепи. В электрической схеме соединения элементов образуют ветви, узлы, контуры.
Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами, по которым протекает один и тот же ток.
Узел есть место соединения 3-х или большего числа ветвей.
Контур есть любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям в электрической схеме.
Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называются параллельными.
ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
1. Закон Ома
2. Первый закон Кирхгофа — закон баланса токов.
Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна 0.
= 0 Электрический заряд в узле не накапливается.
3. Второй закон Кирхгофа.
Алгебраическая сумма э.д.с. источников питания в любом контуре равна алгебраической сумме падений напряжения на элементах этого контура.
электрический схема ток
4. Закон Джоуля-Ленца.
Энергия, выделяемая на сопротивлении R при протекании по нему тока I, пропорциональна произведению квадрата силы тока и величины сопротивления.
(джоулей) или (Втс)
1 Вт. час = 3600 дж
Режим постоянного тока.
Простыми цепями постоянного тока называются цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединении приемников.
Если ток постоянный, то отсутствует явление самоиндукции, и напряжение на катушке индуктивности будет определяться только величиной падения напряжения на активном сопротивлении.
Если рассматривать конденсатор как идеальную емкость, то в цепи постоянного тока эта ветвь равносильна разомкнутой.
Постоянный ток через емкость не проходит.
Таким образом, в цепи постоянного тока остаются только источники э.д.с. или тока — активные элементы и приемники, резисторы — пассивные элементы.
Последовательное соединение приемников.
E = IR1 + IR2 + + IRn = I (R1 + R2 + + Rn) = I Rэкв
Rэкв= Ri — при последовательном соединении сопротивления складываются Параллельное соединение приемников.
При параллельном соединение приемников напряжение на всех приемниках одинаково.
По закону Ома токи в каждой ветви
, … ,
По первому закону Кирхгофа общий ток
При параллельном соединении складываются проводимости.
Смешанное соединение — комбинация первых двух Измерение напряжения осуществляется вольтметром, подключаемым непосредственно на зажимы исследуемого участка электрической цепи.
Измерение тока осуществляется амперметром, включаемым последовательно с элементами исследуемой цепи.
Измерение мощности и сдвига фаз в цепях переменного тока производится с помощью ваттметра и фазометра. Эти приборы имеют две обмотки: неподвижную токовую, которая включается последовательно, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно.
На данных лабораторных стендах мощность, сдвиг фаз, сопротивление участка электрической цепи вычисляется компьютером по показаниям двух приборов — амперметра и вольтметра, подключенных к этому участку.
Ход работы:
Таблица 1: Схема с последовательно соединенными активными сопротивлениями
I, мA | U1, B | U2, B | Uобщ, B | Р1, мBт | Р2, мBт | Робщ, мBт | ||
Расчет | 31,25 | 4,69 | 10,3 | 146,48 | 322,27 | 468,75 | ||
Эксперимент | 30,4 | 4,7 | 14,7 | 146,5 | 305,5 | 448,5 | ||
Абсолютная погрешность | 0,85 | — 0,01 | 0,3 | 0,3 | — 0,02 | 16,77 | 20,25 | |
Относительная погрешность | 2,72 | 0,2 | 2,9 | 0,014 | 5,2 | 4,32 | ||
R1=150 (Ом); R2=330 (Ом).
Таблица 2: схема с параллельно соединенным активным сопротивлением
I, мA | I2, мA | I3, мA | Uобщ, B | Р2, Bт | Р3, Bт | Робщ, Bт | ||
Расчет | 1,5 | 0,48 | 1,98 | |||||
Эксперимент | 126,3 | 96,6 | 30,1 | 14,7 | 1,46 | 0,44 | 1,86 | |
Абсолютная погрешность | 5,7 | 3,4 | 1,9 | 0,3 | 0,04 | 0,04 | 0,12 | |
Относительная погрешность | 4,3 | 3,4 | 5,9 | 2,7 | 8,3 | 6,06 | ||
R2=150 (Ом); R3=470 (Ом).
Таблица 3: схема со смешанным соединением.
Е, В | U1, B | U2, 3, B | I1, мА | I2, мA | I3, мA | P1, мВт | P2, мВт | P3, мВт | R23, Ом | Rобщ, Ом | ||
Расчет | 11,15 | 3,84 | 33,8 | 25,6 | 8,17 | 98,3 | 31,4 | 113,7 | 443,7 | |||
Эксперимент | 11,1 | 33,8 | 25,6 | 8,3 | 374,5 | 32,5 | 443,3 | |||||
Абсолютная погрешность | 0,05 | — 0,16 | — 0.13 | 2,5 | — 4,7 | — 1,1 | — 3,3 | 0,4 | ||||
Относительная погрешность | 0,45 | 4,17 | 1,59 | 0,66 | 4,78 | 3,5 | 2,9 | 0,09 | ||||
R1=330 (Ом); R2=150 (Ом); R3=470 (Ом).
Проверка 1 закона Кирхгофа:
I1 = I2 + I3=25,6+8,3=33,9 (33,8)
Проверка 2 закона Кирхгофа:
E = U1 + U2=11,1+4=15,1 (15)
Вывод В данной лабораторной работы мы изучили способы включения элементов электрических цепей; экспериментально проверили законы Ома и Кирхгофа, в результате проверки получили величину, отличную от теоретической на 0,1, данное отклонение объясняется не точным измерением.