Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский Государственный технический университет
______
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
и ЭЛЕКТРОНИКА
Методическое руководство
к лабораторным работам
часть 1
Новосибирск
2012г.
Составители: В.В Богданов. Н.П. Савин,. В.С. Чуркин.
Рецензент: канд. техн. наук, доц. Ю.В. Петренко
Работа подготовлена на кафедре общей электротехники
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «Электротехника и основы электроники» является общеинженерной для ряда неэлектротехнических специальностей.
В процессе изучения курса студенты должны получить навыки расчета электрических цепей: выбрать рациональный метод анализа или расчета; построить диаграмму; проверить правильность расчета.
Программой курса предусмотрены: лекции, лабораторные занятия, выполнение и защита РГЗ.
В настоящем руководстве приведены все лабораторные работы, необходимые для изучения первой части курса с соответствующими методическими указаниями.
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ
В ЛАБОРАТОРИИ
1. Лабораторные работы начинаются в установленное расписанием время. Входить в лабораторию после звонка без разрешения преподавателя запрещается.
2. Прежде чем приступить к выполнению лабораторных работ, студенты в обязательном порядке проходят инструктаж по технике безопасности и расписываются в журнале преподавателя.
3. Каждый студент перед началом очередной работы представляет протокол-заготовку с вычерченными в карандаше и по линейке схемами, таблицами измерений и необходимыми расчетными формулами.
4. Преподаватель, ведущий занятия в подгруппе, должен проверить степень подготовки каждого студента в бригаде. Если студент готов, то он допускается к выполнению лабораторной работы.
5. Все результаты измерений записываются в протокол, который предъявляется преподавателю для утверждения и подписи. Только после этого можно разбирать схемы.
ТРЕБОВАНИЕ К ОТЧЕТУ
Отчет о работе составляется каждым студентом и должен содержать:
· номер и наименование работы;
· цель работы;
· исследуемые схемы;
· таблицы измерений и вычислений;
· расчетные формулы и материалы расчета;
· графики, построенные по точкам, с указанием масштабов по осям.
Примечание: 1) графики строить на миллиметровой бумаге или на бумаге в клетку;
2) кривые, полученные экспериментально представляются на одном графике.
Подготовка к лабораторной работе
1. Изучить по лекциям и рекомендованной литературе указанные разделы.
2. Внимательно изучить описание к лабораторной работе: цель, методические указания.
3. Составить заготовку отчета.
4. При вычерчивании схем электрических цепей, пользоваться обозначениями, принятыми в учебных пособиях по ОЭ последних изданий.
5. Подготовить ответы на вопросы для самостоятельной проверки знаний.
После этого подготовку к работе можно считать законченной.
Лабораторная работа № 1
ИСCЛЕДОВАНИЕ
ЛИНЕЙНОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ЦЕПИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы
Изучить методы экспериментального исследования распределения токов и потенциалов в разветвленной резистивной цепи при воздействии двух источников напряжения постоянного тока.
Объект и средства исследования
Исследуемая электрическая цепь собирается из элементов, расположенных на панели стенда. К ним относятся резисторы R 1, R 2, R 4 и два источника Е 1 и Е 2.
Посредством переключателей (тумблеров) источники питания могут устраняться из электрической цепи. Для измерения токов используются электронные миллиамперметры. Величины сопротивления резисторов, напряжения на элементах и потенциалы точек цепи замеряются цифровым мультиметром.
Рабочее задание
1. Цифровым мультиметром измерить величины сопротивления резисторов R 1, R 2, R 4, и напряжения на разомкнутых зажимах источников Е 1 и Е 2. Результаты измерений занести в табл. 1.1.
Таблица 1.1
| R 1 | R 2 | R 4 | E 1 | E2 |
| Ом | Ом | Ом | В | В |
2. Собрать электрическую цепь по схеме рис. 1.1.
Подключить к цепи оба источника Е 1 и Е 2. Измерить токи I 1 и I 2, протекающие через резисторы R 1 и R 2; напряжения на источниках U 1-7, U 5-7. Вычислить по результатам измерений внутренние сопротивления источников Е 1 и Е 2 R 01 и R 02. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1.2.
Таблица 1.2
| I 1 | I 2 | R 01 | U 1-7 | U 5-7 | R 02 |
| А | А | Ом | В | В | Ом |
3. Приняв за базисный потенциал j4 и, считая его потенциал j4 равным нулю, измерить потенциалы всех остальных пронумерованных точек. Результаты измерений и расчёта занести в табл. 1.3.
Таблица 1.3
| j1, В | j3, В | j5, В | j7, В | I 1, А | I 2, А | I4, А |
4. Для внешнего контура схемы (рис. 1.1), используя результаты табл. 1.3, построить потенциальную диаграмму.
5. Исключая из схемы (рис. 1.1) посредством тумблеров поочередно источники Е 2 и Е 1, измерить частичные токи через резисторы R 1 и R 2, обратить внимание на направления токов. Определить токи I 1 и I 2 при действии в цепи обеих источников питания.
Результаты опыта занести в табл. 1.4, проверить при этом принцип суперпозиции.
Таблица 1.4
| Источники | I 1, А | I 2, А |
| Е 1 | ||
| Е 2 | ||
| Е 1 и Е 2 |
6.* Используя метод эквивалентного двухполюсника, определить ток в цепи 3-5. Для этого параметры эквивалентного активного двухполюсника определить опытным путем (т.е. U хх ветви 3–5) и R вн относительно ветви 3–5).(см. метод. указ.).
Методические указания
1. Внутреннее сопротивление источника напряжения при известной величине его ЭДС (Е) может быть определено по величине напряжения на его зажимах U при каком-либо значении потребляемого тока I:
; 
.
2. По методу эквивалентного двухполюсника ток в выделенной ветви электрической цепи (рис. 1.2)
,
где ЕА – ЭДС эквивалентного генератора (EA = U xx);
– входное сопротивление эквивалентного пассивного двухполюсника. Экспериментально параметры двухполюсника определяются следующим образом: ЕА – путем измерения напряжения на разомкнутых зажимах 3-5;
где I КЗ· А – ток короткого замыкания двухполюсника (измеряется при
R 2 = 0. Переключатель В3 переключить вверх.)
]
Программа домашней подготовки
По учебным пособиям и конспекту лекций изучить следующие вопросы:
1) правила составления уравнений по законам Кирхгофа и закону Ома для пассивной и активной ветвей;
2) принцип суперпозиции;
3) теорему об активном двухполюснике;
4) правила построения потенциальной диаграммы.
Контрольные вопросы
1. Какие электрические цепи называются линейными?
2. Дать определение пассивных и активных элементов и участков электрических цепей.
3. Как изменится вид потенциальной диаграммы, если за базисный потенциал принять другой узел?
4. Как определяется реальный ток в исходной схеме по принципу суперпозиции? Правило знаков.
5. Правило знаков при записи уравнений по второму закону Кирхгофа.
6. Сформулировать теорему об активном двухполюснике и пояснить на любой схеме.
7. Как экспериментально определяется R вх пассивного двухполюсника (т.е. R вн эквивалентного генератора)?
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО
ДВУХПОЛЮСНИКА
ПРИ ПИТАНИИ ОТ ИСТОЧНИКА
