1.1 Измерение постоянного тока
Содержание:
1. Исследование электрических цепей с использованием программы Electronics Workbench
1.1 Измерение постоянного тока
1.2 Проверка первого закона Кирхгофа
1.3 Измерение тока в цепях измерения тока
1.4 Измерение напряжение в цепях источника ЭДС
1.5 Измерение напряжения в электрической схеме
1.6 Изучение закона Ома
1.7 Исследование управляемых источников напряжения
1.8 Включение мультиметра
1.9 Применение мультиметра для определения тока методом эквивалентного генератора
1.10 Исследование резистора на переменном токе
1.11 Исследование конденсатора на переменном токе
1.12 Исследование катушки индуктивности на переменном токе
1.13 Исследование последовательности соединений и катушки резистора
2. Исследование электронных систем.
Лабораторная Работа1. Знакомство с интерфейсом Electronics Workbench
Рисунок 1 Источники питания
Рис. 2 Элементы Электрической цепи
Рис 3 Полупроводниковые Элементы
Рис 4 Элементы аналоговой Схемотехники
Рис 5 Панель КИП
Цифровые индикаторы
Рис 6 Инструментальные Элементы
Задание 1. Измерение постоянного тока.
Провести моделирование электрической цепи для измерения тока, рис. 1-1.
Значения E , R 1 R 2 , RA 3 - взять в таблице 1 согласно варианта.
Согласно принципу непрерывности электрического тока, ток в неразветвлённой цепи на всех участках одинаковый. В этом убеждаемся, включив два амперметра в электрическую цепь на рис. 1-1, а, б. Значения внутренних сопротивлений амперметров RA1, RA2, RA4 по умолчанию равны 1 mОм.
Таблица 1
| № вар. | I | Е1 | R1 | R2 | R3 | RA3 | f | L | С | RV2 | R0 |
| А | В | Ом | mОм | Гц | мГн | мкФ | кОм | Ом | |||
| 12 | 3,5 | 17 | 80 | 40 | 80 | 360 | 300 | 50 | 25 | 3,5 | 15 |
В схемах на рисунке амперметры имеют различное значение внутренних сопротивлений, что сказывается на токе протекающему в цепи. Обычно достаточно одного амперметра для измерения тока в ветви. Считая амперметр рА1, рА2, рА4 – образцовыми найти погрешность измерений и построить график погрешности измерений γ = f(RА) 
где I0 – показание амперметра по схеме 1-1,а;
IИ - показание амперметра по схеме 1-1,б.
R А3 – зависит в диаграмме от 1 мОм до заданного с шагом RА3/10.
В схемах на рис. 1-1б амперметры имеют различное значение внутренних сопротивлений, что сказывается на токе протекающему в цепи. Обычно достаточно одного амперметра для измерения тока в ветви. Считая амперметр рА1, рА2, рА4 – образцовыми найти погрешность измерений и построить график погрешности измерений γ = f(RА) по формул
Области применения электрических устройств постоянного тока. Структура электрической цепи. Генерирующие и приемные устройства. Стандартные графические обозначения электротехнических устройств постоянного тока. Линейные резистивные элементы. Идеальные источники ЭДС и тока, их свойства и вольтамперные характеристики.
Линейные неразветвленные и разветвленные электрические цепи с одним источником ЭДС. Условные положительные направления ЭДС токов и напряжений на схемах замещения. Пассивный и активный двухполюсники. Режимы работы электрической цепи. Энергетический баланс в электрических цепях. Определение эквивалентных сопротивлений разветвлённых линейных электрических цепей. Взаимное преобразование схем соединений пассивных элементов "треугольником" и "звездой". Анализ электрического состояния неразветвлённой и разветвлённой линейных электрических цепей с несколькими источниками ЭДС
Основные параметры, характеризующие синусоидальную функцию. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Мгновенное, амплитудное, действующее и среднее значения синусоидально изменяющих электрических величин. Представление синусоидальных величин тригонометрическими функциями, графиками изменения функций во время, вращающимися векторами и комплексными числами.
Электротехнические устройства переменного тока: источники ЭДС, резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы
Области применения трехфазных устройств. Простейший трехфазный генератор. Способы соединения трехфазной обмотки генератора. Представление электрических величин трехфазных систем тригонометрическими функциями, графиками, вращающимися векторами и комплексными числами. Условные положительные направления электрических величин в трехфазной системе. Фазные и линейные напряжения. Векторные диаграммы
Вывод: образцовыми я нашел погрешность измерений и построил график погрешности измерений γ = f(RА) по формуле
Лабораторная 2
Цел работы: Провести моделирование разветвлённой электрической цепи
Ход работы: Изменяя величину сопротивления резистора R 2 от 0 до R 2 (взять 10 значений) построить графики изменения токов I1, I2, I3 в зависимости от величины сопротивления R2.
Убедиться в соблюдении первого закона Кирхгофа
| № вар. | I | Е1 | R1 | R2 | R3 | RA3 | f | L | С | RV2 | R0 |
| А | В | Ом | mОм | Гц | мГн | мкФ | кОм | Ом | |||
| 7 | 3,5 | 17 | 80 | 40 | 80 | 360 | 300 | 50 | 25 | 3,5 | 15 |
Убедиться в соблюдении первого закона Кирхгофа I1 = I2 + I3.
Изменяя величину сопротивления резистора R 2 от 0 до R 2 (взять 10 значений) построить графики изменения токов I1, I2, I3 в зависимости от величины сопротивления R2.
Согласно первого закона Кирхгофа алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю
∑I = 0.
Поскольку речь идет об алгебраической сумме ∑I, необходимо учитывать знаки слагаемых токов. Входящие в узел токи принято считать положительными, выходящие – отрицательными. Для узла "а" (рис. 2.5) имеем
I1 + I2 - I3 = 0.
Согласно второго закона Кирхгофа алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах контура
∑E = ∑R·I.
Для составления уравнения по второму закону Кирхгофа произвольно выбирают направление обхода контура. Принято ЭДС, токи и напряжения считать положительными, если они совпадают по направлению с направлением обхода контура, а если не совпадают – отрицательными. При обходе контура E1, E2, R2, R1 электрической цепи (рис. 2.5) по часовой стрелке имеем
E1 - E2 = R1·I1 - R2 I2.
Задача 3 Измерение тока в цепях источников тока
Провести моделирование идеального и реального источника тока. Построить зависимость показаний амперметров рА1, рА2 от их внутреннего сопротивления.
Для своего варианта определить эквивалентную ЭДС. Найти погрешность при эквивалентной замене и построить график γ = f ( R А ) по формуле, аналогично предыдущему заданию.
| № вар. | I | Е1 | R1 | R2 | R3 | RA3 | f | L | С | RV2 | R0 |
| А | В | Ом | mОм | Гц | мГн | мкФ | кОм | Ом | |||
| 12 | 3,5 | 17 | 80 | 40 | 80 | 360 | 300 | 50 | 25 | 3,5 | 15 |
| RА1 | Iа1 |
| Ом | А |
| 0,2 | 3,5 |
| 0,4 | 3,5 |
| 0,6 | 3,5 |
| 0,8 | 3,5 |
| 1,0 | 3,5 |
| 1,20 | 3,5 |
| 1,4 | 3,5 |
| 1,6 | 3,5 |
| RА2 | Iа2 |
| Ом | А |
| 0,2 | 3,454 |
| 0,4 | 3,409 |
| 0,6 | 3,365 |
| 0,8 | 3,323 |
| 1,0 | 2,281 |
| 1,2 | 3,241 |
| 1,4 | 3,201 |
| 1,6 | 3,163 |
Источник тока, являясь источником электрической энергии, имеет большое внутреннее сопротивление. У идеального источника тока оно равно бесконечности. К источникам тока можно отнести фотоэлемент и некоторые электронные приборы (радиолампы, транзисторы). Схемы включения идеального рис. 3-1,а и реального рис. 3-1,б источника тока .
Электрическая цепь представляет собой совокупность источников электрической энергии, приёмников (потребителей) и соединяющих их проводников, по которым электрическая энергия передаётся от источников потребителям.
К источникам электрической энергии постоянного тока относятся аккумуляторы, электромашинные генераторы, выпрямители и другие устройства. Они преобразуют химическую, механическую, тепловую и другие виды энергии в электрическую. На рис. 2.1 представлены некоторые источники энергии постоянного тока, называемые источниками электродвижущей силы (ЭДС), измеряемой в вольтах (В).
Назначение источника электрической энергии – создать и постоянно поддерживать в замкнутой электрической цепи электрический ток, представляющий собой упорядоченное движение электрических зарядов.