Файл: lab1-1a.doc

Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю,R_Е = 0.

Рис. 2 Рис. 3

Источник тока – идеальный источник энергии, ток которого равный остается неизменным при любом напряженииU на его зажимах, . Обозначение источника тока на схемах и внешняя характеристика его приведены на рис.3. В режиме короткого замыкания при , ток , напряжение на выводах источника равно нулю, U = 0.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности, .

Реальные источники. В реальных источниках энергии значение внутреннего сопротивления конечно. Ток источника . Практически, если в цепи , то источник считается источником напряжения с ЭДС . Если , то при изменении сопротивления нагрузки , ток меняется незначительно и источник считается источником тока с током .

Характеристики и параметры реальных источников питания определяются схемами замещения их. Основой получения схем замещения и нахождения параметров их элементов служат внешние характеристики реальных источников. Для источника напряжения недопустимо большим становится ток короткого замыкания . Для источника тока в режиме холостого хода резко увеличивается напряжение .

В некотором режиме напряжение на выводах реального источника при токе , как видно из рис.4, уменьшается по сравнению с на величину ΔU0 = , равную падению напряжения внутри источника.

Аналитическое выражение внешней характеристики, как зависимости , представляется уравнением прямой

(1)

Зависимость тока от напряжения на выходе источникаследует из (1)

, (2)

где соответствует току короткого замыкания , .Две схемы замещения реальных источников. Реальный источник может быть представлен последовательной или параллельной схемой с идеальными источниками. Последовательная схема, следующая из (1), приведена на рис. 6. Постоянному значению в (1), не зависящему от тока, соответствует ЭДСE идеального источника, .

Рис. 6 Рис. 7

Аналитическое выражение (2) определяет параллельную схему замещения, показанную на рис. 7 с идеальным источником тока . Ток на выходе источника согласно (2), уменьшается по сравнению с (см. рис. 5) на величину тока ΔI = , замыкающегося внутри источника. Таким образом, из (1) при в режиме короткого замыкания следует равенство , т.е. . Последние позволяет переходить от параллельной схемы замещения источника (см. рис. 7) к последовательной (см. рис. 6) и обратно. Направление получаемого источника, в результате преобразования, определяется из условия неизменности направления тока во внешней цепи, резисторе .

Схема рис. 6 и 7 эквивалентны между собой только по отношению к внешней цепи. Относительно самого источника они не эквивалентны. Так, в режиме холостого хода при , ток в источнике по схеме рис. 5 равен нулю, а в схеме рис. 6 протекает ток .

Измерение сопротивления резистора реальными приборами.

Квспомогательным элементам электрических цепей относятся соединительные провода и измерительные приборы. Сопротивления проводов в виду их малости, часто принимаются равными нулю. Идеальный амперметр имеет внутреннее сопротивление , а идеальный вольтметр – . Для реальных измерительных приборов указываются их внутренние сопротивления. Схемы замещения реальных амперметра и вольтметра приведены на рис.8 Резисторы учитывают их внутренние сопротивления, а приборы считаются идеальными.

Рис. 8

Для определения сопротивления резистора R необходимо в результате измерений знать значения тока I в резисторе и напряжения U на его зажимах. В соответствии с законом Ома . В случае неидеальных приборов следует учитывать падение напряжения на амперметре и ток через вольтметр.

Р а б о ч е е з а д а н и е

Часть 1. Сопротивления и вольт-амперные характеристики резисторов

1.1. Для измерения сопротивлений включить питание цифрового вольтметра В7-38. Нажатием кнопки <<k>> установить режим измерения сопротивлений.

На модуле сопротивлений установить с помощью переключателя номинальное сопротивление резистора R1=100 Ом. Соединяя проводами вход вольтметра с резистором R1, записать измеренное значение сопротивления R1= Ом.

Для последовательного и параллельного соединения двух резисторов с равными сопротивлениями R1 = 100 Ом и R2 = 100 Ом вычислить эквивалентные сопротивления Ra, Rб:

а) при последовательном соединенииRа = R1+R2 = Ом ;

б) при параллельном соединении Rб = R1*R2 / (R1+R2) = Ом.

Выполнив поочередно соединения резисторов, измерить и записать значения: Rа = Ом; Rб = Ом. Сравнить результаты измерений и вычислений.

1.2. Для определения значения сопротивления резистора R1 с помощью миллиамперметра и вольтметра, собрать цепь по схеме рис.9. Учесть полярность подключения источника напряжения UZ4 (=0…12В/0,5А) и обозначенные выводы миллиамперметра (диапазон измерения 0…300 mA).

Установить на цифровом вольтметре В7-38 режим измерения напряжения <<V=>>. Можно считать этот вольтметр идеальным с Rv=∞.

Рис. 9

Проверить схему в присутствии преподавателя. Включить питание цепи: поочерёдно замыкая автомат (QF) общего питания ~220 В, автомат (SA3) источника напряжения UZ4 . Установить напряжение питания 10 В.

Записать показания приборов: ImA= мA; Uv= В.

Вычислить сопротивление R1 = Uv / ImA= Ом.

Сравнить полученное значение R1 с найденным в п.1.1. Выключить питание.

Для определения внутреннего сопротивления миллиамперметра RmA, отсоединить вольтметр V от резистора R1 и подключить его параллельно миллиамперметру mA. Восстановить питание. Записать показания: UmA= В; ImA= mA.

Вычислить RmA= UmA/ ImA= Ом. Выключить питание.

1.3. Для снятия вольт-амперной характеристики резистора R1 восстановить цепь по схеме рис.9. Проверить схему; включить питание.

Изменяя напряжение источника питания, для каждого значения напряжения U табл.1 , измеряемого на резисторе R1 , , записать показание миллиамперметра. Выключить питание.

Табл. 1

По результатам измерений построить вольт-амперную характеристику U(I). Аппроксимировать характеристику прямой линией, вычислить на основе её сопротивление резистора R1. R1 = U / I = Ом.