ОТЧЕТ
по лабораторной работе №3
по курсу «Электротехника»
Исследование разветвленной электрической цепи постоянного тока
с линейными элементами
Проверил:
______________ Ряполова Е.И.
"__"__________ 2012 г.
Выполнил:
студент группы 11ИБ(б)КЗОИ
_____________ Варнавский В.В.
" __"________2012 г.
Оренбург 2012
Содержание
Постановка задачи. 3
Ход выполнения работы.. 4
Эксперимент 1. 4
Эксперимент 2. 9
Эксперимент 3. 9
Практическое задание. 11
Задание 1. 11
Задание 2. 12
Задание 3. 13
Задание 4. 14
Список используемых источников........................................................................15
Постановка задачи
Цель работы:
– освоение методики применения программы Electronics Workbench для исследования электрических цепей;
– освоить методику расчета электрических цепей постоянного тока методом узловых потенциалов.
Ход выполнения работы
Эксперимент 1
Составить систему уравнений для анализа электрической цепи (рисунок 2.1) методом узловых потенциалов. Решить полученную систему уравнений с помощью Mathcad.
Рисунок 2.1–Схема электрической цепи
Пронумеровываем узлы данной цепи и показываем направления токов (рисунок 2.2). Узел 4 принимаем за базисный с нулевым потенциалом (
), для остальных узлов составляем уравнения по первому закону Кирхгофа, выражая токи ветвей через потенциалы узлов.
Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 1.
Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 2.
Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 3.
Рисунок 2.2 – Схема электрической цепи с условными обозначениями
Согласно закону Ома токи в цепях вычисляются по формулам 2.1 
2.6.
Подставив полученные выражения в уравнения для узлов, получим систему уравнений 2.7.
Преобразуем уравнения системы к виду когда в числителе будет находится одно значение, система 2.8.
Перенеся слагаемые с источниками тока и напряжения в правую часть, окончательно получим систему уравнений 2.9.
Для более удобного решения найдём все коэффициенты перед 
и выражения правой части.
Найдём собственную проводимость узла (Gii), который представляет собой арифметическую сумму проводимостей всех ветвей, соединенных в i-ом узле.
Найдём общую проводимость i-ого и j-ого узлов (Gij = Gji), который представляет собой взятую со знаком «–» сумму проводимостей ветвей, присоединенных одновременно к i-ому и j-ому узлам.
Найдём узловой ток (Jii), который состоит из двух алгебраических сумм: первая содержит токи источников тока, содержащиеся в ветвях, соединенных в
i-ом узле; вторая представляет собой произведение ЭДС источников напряжения на проводимости соответствующих ветвей, соединенных в i -ом узле. Со знаком «+» в эту сумму входят E и J источников, действие которых направлено к узлу, со знаком «–» остальные.
Подставляя полученные значения в систему 2.2, получим матричное уравнение (2.4).
Решив матричное уравнение 2.4, получим значение потенциалов, где 
=4,592; 
=8,4646; 
=7,584. Подставив поученные потенциалы в формулы 2.1 2.6, получим значения сил тока в цепи.
Эксперимент 2
Собрать принципиальную схему электрической цепи в соответствии с вариантом задания в системе схемотехнического моделирования Electronics Workbench (рисунок 2.3). Измерить токи с помощью амперметра в каждой ветви цепи при заданных, в соответствии с вариантом, параметрах элементов цепи.
Рисунок 2.3 – Схема электрической цепи с подключенными амперметрами
Эксперимент 3
Эксперимент 3
Сравнить результаты, полученные при выполнении пунктов 1 и 2 задания. Сформулировать выводы.
Полученные значения:
Измеренные значения:
Значения силы тока, рассчитанные при решение через узловые потенциалы и полученные экспериментально, различаются в несколько десятых долей, это связано с тем, что при расчёте тока через узловые потенциалы многие параметры получаются округленными.
Практическое задание
Задание 1
Для приведенной на рисунке 3.1 схемы определить величину ЭДС 
, при которой показание амперметра в схеме будет равно 2,5 А. Провести экспериментальную проверку вычисленного значения .
Источники тока 
и последовательны, но направления тока являются противоположно направленными, подсчитаем эквивалентное напряжение цепи по формуле 3.1.
Напишем уравнение Ома для участка цепи (формула 3.2).
Преобразуем уравнение и найдём значение второго напряжения.
Рисунок 3.1 – Схема электрической цепи с неизвестным источником
тока
Задание 2
Для приведенной на рисунке 3.2 схемы рассчитать показания амперметра. Провести экспериментальную проверку вычисленного значения тока.
Рисунок 3.2 – Схема электрической цепи с неизвестной силой тока
Источники тока и последовательны, но направления тока являются противоположно направленными, подсчитаем эквивалентное напряжение цепи по формуле 3.1.
Напишем уравнение Ома для участка цепи (формула 3.2).
Задание 3
Для приведенной на рисунке 3.3схемы рассчитать показания амперметра. Провести экспериментальную проверку вычисленного значения тока.
Рисунок 3.3 – Схема с неизвестной силой тока
Источники тока и последовательны, но направления тока являются противоположно направленными, подсчитаем эквивалентное напряжение цепи по формуле 3.1.
Напишем уравнение Ома для участка цепи (формула 3.2).
Задание 4
Для приведенной на рисунке 3.4 схемы рассчитайте показания вольтметров VI и V2. Проведите экспериментальную проверку вычисленных значений.
Рисунок 3.4 – Схема электрической цепи с двумя вольтметрами
Находим значение напряжения 
путём исследования узловых потенциалов.
С учетом, что два источника тока направлены противоположно друг другу, вычисляем .
Ищем напряжение 
предварительно экспериментально расчитав значение силы тока на данном участке, в итоге получим значение напряжения.
Список используемых источников
1 Башарин, С. А. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля / С. А. Башарин, В. В. Федоров. – М.: Академия, 2008. - 304 с.
2 Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов.– Москва:Гардарики, 2007. – 701 с.
3 Гальперин, М. В. Электротехника и электроника / М. В. Гальперин. – М.: ИНФРА-М, 2007. – 480 с.
4 Горбунов, А.Н. Теоретические основы электротехники / А. Н. Горбунов. –М.: ТРИАДА, 2005. – 304 с.
5 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение / В.И. Карлащук – М: СОЛОН-Пресс, 2003. – 736 с.
6 Касаткин, А. С. Электротехника / А. С. Касаткин, М. В. Немцов. – М.: Академия, 2007. – 544 с.
7 Немцов, М. В. Электротехника и электроника / М. В. Немцов. – М.: Высш. шк., 2007. – 560 с.
8 Прянишников, В.Я. Теоретические основы электротехники / В.Я. Прянишников. – СПб: Коронапринт, 2007. – 368с.
9 Прянишников, В.Я. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах / В.Я. Прянишников. – СПб: Коронапринт, 2008. – 336с.
10 Панфилов, Д.И. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench / Д. И. Панфилов, И. Н. Чепурин. – М.: ДОДЭКА, 2001. – т.1. – 301 с.
