Файл: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения для специальности.doc

Задание

1. 
   Прослушать инструктаж по ТБ и оформить соответствующую запись в журнале по технике безопасности.
   
2. 
   Ознакомиться со всеми приборами стенда, с описанием стенда.
   
3. 
   Ознакомиться с руководством по эксплуатации мультиметра.
   
4. 
   Измерить Э.Д.С. всех источников.
   
5. 
   Потренироваться в сборке электрических схем.
   

Обработка результатов опыта

По лабораторной работе сделать выводы относительно:

1. 
   соблюдения правил безопасности при работе в лаборатории.
   
2. 
   назначения элементов, составляющих электрическую цепь.
   
3. 
   последовательность действий при сборке цепи.
   

Вопросы для самопроверки

1. 
   Какова цель лабораторной работы?
   
2. 
   Из каких элементов состоит электрическая цепь и каково их назначение?
   
3. 
   Что называется узлом и ветвью электрической цепи?
   
4. 
   Каков порядок сборки электрической цепи?
   
5. 
   Как поступить, если стрелка амперметра с односторонней шкалой от­клоняется влево от нулевой отметки?
   
6. 
   Как поступить, если вдруг стрелка вольтметра отклонится за послед­нее правое деление шкалы?
   
7. 
   Начертите схему включения амперметра, вольтметра.
   
8. 
   Какие гнезда мультиметра используются для измерения напряжения?
   
9. 
   Какие гнезда мультиметра используются для измерения тока?
   
10. 
    Какие гнезда мультиметра используются для измерения сопротивления?
    

Литература: [1, с. 7-8]; [2, с. 45-56]; [3, с. 50-53].

Лабораторная работа 2

Проверка закона Ома для участка и всей цепи
Цель работы: практически убедиться в физической сущности закона Ома для участка и всей цепи.

Основные теоретические положения

Расчет и анализ любых электрических цепей может быть произведен с помощью основных законов электрических цепей: закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа.

Все перечисленные величины связаны друг с другом законом Ома, который формулируется следующим образом: Сила тока I в цепи с одной ЭДС прямо пропорциональна этой ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению R_ОБ цепи:

.

Полное сопротивление цепи равно сумме внутреннего сопротивления

---

R_ВН источника электроэнергии и сопротивления внешней цепи R, то есть:

RОБ = RВН + R.

ЭДС источника:

Е = IRОБ = I(RВН +R) = IRВН + IR,

где IR_ВН = U_ВН - внутреннее падение напряжение;

IR = U - внешнее падение напряжение на зажимах генератора.

Таким образом, ЭДС генератора равна сумме внутреннего падения напряжения в нем и напряжения на его зажимах.

E = UВН + U.

Ток на участке цепи можно определить следующим образом:

или .

---

Эти формулы выражают закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна падению напряжения на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Закон Ома справедлив для линейных цепей (R = const).

Приборы и оборудование:

1. 
   стенд;
   
2. 
   соединительные провода;
   
3. 
   мультиметр М92 - 2 шт.;
   
4. 
   реостат - 1 шт.
   

Задание

1. 
   Собрать электрическую схему согласно рисунка 69. Установить движок реостата в среднее положение. Включить источник питания.
   

Рис. 69 - Схема для проверки закона Ома

2. 
   Измерить ток и напряжение на внешнем участке цепи, используя мультиметры. Измерить ЭДС источника, разомкнув цепь питания и подключив мультиметр к зажимам источника. Данные занести в таблицу 6. (опыт 1).
   
3. 
   Передвигая движок реостата, повторить опыт еще два раза, данные наблюдений записать в таблицу 6 (опыт 2, 3).
   

Таблица 6 – Таблица опытных и расчетных данных

Номер опыта	Измерить			Вычислить
	E, В	I, A	U, B	R, Ом	RВН, Ом	UВН, В	IВЫЧ, А

Обработка результатов опыта

1. 
   Определить сопротивление внутреннего и внешнего участков цепи, используя уравнения:
   

   ; .

2. 
   Найти внутреннее падение напряжения U_ВН источника.
   
3. 
   Используя расчетные значения R_ВН и R, определить I_ВЫЧ по закону Ома для всей цепи.
   
4. 
   По лабораторной работе сделать выводы относительно:
   

---

• 
  выполнение закона Ома для участка и для всей электрической цепи;
  
• 
  влияние сопротивления R внешнего участка цепи на ток в цепи и напряжение источника электрической энергии.
  

5 Выводы записать в отчет.
Вопросы для самопроверки

1. 
   Сформулируйте закон Ома для участка и для всей электрической цепи.
   
2. 
   Какие электрические цепи называются линейными?
   
3. 
   Какое сопротивление называется внутренним, внешним?
   
4. 
   Чему равна ЭДС источника электроэнергии?
   
5. 
   Почему при отключении внешней цепи напряжение источника равно его ЭДС?
   
6. 
   Какие элементы электрической цепи обладают электрическим сопротивлением?
   
7. 
   От чего зависит напряжение на участке цепи?
   

Литература: [1, с. 13-16]; [2, с. 56-60]; [3, с. 54-57].

Лабораторная работа 3

Исследование последовательного соединения активного

сопротивления и индуктивности
Цель работы: изучить неразветвленную цепь переменного тока, содержащую активное и реактивное сопротивления; построить векторную диаграмму цепи, а также треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.

Основные теоретические сведения

В цепи, содержащей активное сопротивление и индуктивность, вектор активного напряжения совпадает с вектором тока (рис. 70), а вектор индуктивного напряжения опережает ток на угол 90 градусов:

Рис. 70 - Векторная диаграмма цепи с активным

и индуктивным сопротивлениями
Полное напряжение опережает вектор тока на угол и равно геометрической сумме напряжений на отдельных участках цепи

Полное сопротивление цепи

содержит активную и индуктивную составляющие:

---

Полная мощность цепи

где - активная мощность;

- индуктивная мощность.

Применяя закон Ома, можно записать формулы расчета мощностей:

На основе векторной диаграммы можно построить треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей (рис. 71).

Р
ис. 71

Все эти треугольники подобны, причем в противоположность треугольникам напряжений треугольник сопротивлений состоит из отрезков, а не из векторов, т.к. сопротивление скалярная величина.

Силу тока в цепи можно определить по закону Ома:

Если считаться с активным сопротивлением катушки индуктивности, то общее сопротивление и напряжение на катушке соответственно равны:

где активная составляющая напряжения на катушке;

индуктивная составляющая напряжения на катушке.

---