Схема электрической цепи и таблицы экспериментов. Изм. Лист Подпись Дата Стр Таблица 6.1 Из опыта Из расчета

рис.6.1

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Таблица 6.1

Из опыта

Из расчета

Е₁ В

Е₂ В

I₂ A

I₃ A

I₄ A

U₂ B

U₃ B

U₄ B

R₂ Ом

R₃ Ом

R₄ Ом

Р₂ Вт

Р₃ Вт

Р₄ Вт

Р_ист1 Вт

Р_ист2 Вт

Выводы:

Контрольные вопросы.

1. Что такое узел, контур, ветвь?

2. В чем заключается смысл принципа наложения токов?

3. В чем заключается смысл частичных токов?

4. Как составляется уравнение результирующего тока ветви?

5. Какие частичные токи берутся со знаком плюс, а какие – со знаком минус?

6. Составьте уравнения для всех контуров схемы.

7. Составьте баланс мощностей.

8. Объясните причины погрешностей.

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать:

ü определение простой и сложной цепи;

ü законы Ома и Кирхгофа;

ü методику расчета электрических цепей постоянного тока методом наложения;

уметь:

ü давать характеристику электрической цепи;

ü применять законы Ома и Кирхгофа для расчета электрических цепей постоянного тока.

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Лабораторная работа 7.

Тема: Измерение параметров индуктивно-связанных катушек.

Цель работы: закрепить знание параметров магнитного поля, индуктивно-связанных цепей, экспериментально проверить явление взаимоиндукции.

Объект и средства испытаний.

Объектом испытаний являются две обмотки, равномерно распределенные на кольцевом каркасе из неферромагнитного материала.

Оборудование.

Электрическая цепь смонтирована на стенде. В качестве измерительных приборов используются щитовые и выносные приборы. Питание стенда осуществляется от центрального пульта преподавателя.

Таблица 7.1

Наименование	Тип	Количество	Характеристика
Вольтметр
Амперметр

Задание к лабораторной работе.

1. По методическому пособию к лабораторной работе ознакомиться с порядком ее выполнения.

2. По конспекту или учебнику повторить:

ü свойства и параметры магнитного поля;

ü определение магнитной цепи; магнитодвижущей силы

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

;

ü определение и физический смысл потокосцепления,

взаимного магнитного потока, индуктивности, взаимной индуктивности, коэффициента связи.

3. Подготовить отчет по лабораторной работе.

4. Ознакомиться с измерительными приборами и записать основные технические данные в таблицу 7.1.

5. Определить цену деления каждого измерительного прибора.

6. Получив допуск, установить напряжение на зажимах U=30В.

7. Снять показания приборов и занести их в таблицу.

8. Вычислить для своего варианта напряженность, магнитную индукцию магнитного поля, магнитный поток, взаимную индуктивность, коэффициент связи и величины индуктируемых ЭДС.

9. Результаты эксперимента и расчетов занести в таблицу 7.2

Таблица 7.2

№ п/п

I₁ A

U В

w₁

w₂

l_ср м

H_ср Тл

В_ср Тл

Ф_ср Вб

S м²

M Гн

L₁ Гн

L₂ Гн

E₁ В

d₁ d₂

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

рис.7.2

Исходные данные: средний диаметр кольца 10см; его поперечное сечение – квадрат со стороной 0.02м.

Порядок расчета.

1. Вычисление взаимной индуктивности.

Взаимная индуктивность M=ψ₂₁/I₁ =Ф₂₁^.w/I₁, где Ф₂₁– магнитный поток, пронизывающий вторую катушку с числом витков w₂, но созданный током I₁ в первой катушке.

Ток I₁, проходящий по виткам первой катушки, создает в точках средней линии магнитную индукцию B_ср = μ₀H_ср, где H_ср- напряженность магнитного поля в точках средней линии. H_ср= I₁^.w₁/l_ср. I₁^.w₁=F_мс – магнитодвижущая сила. l_ср =πd_ср – длина средней магнитной линии.

Ф₁=B^.S= μ₀^.I₁^.w₁S/l_ср

Магнитный поток, создаваемый током любой из обмоток, пронизывает витки другой обмотки (подразумевается, что диаметры обмоток мало отличаются друг от друга). Таким свойством обладают не только кольцевые катушки, но и цилиндрические, если их обмотки распределены равномерно. Поэтому Ф₂₁=Ф₁, следовательно M=Ф₁^.w/I₁.

2. Вычисление коэффициента связи.

k=M/(√L₁^.L₂), где М – взаимная индуктивность, L₁и L₂индуктивности

обмоток, которые можно определить по формулам: L₁= ψ/I₁ = Фw₁/I₁=

= μ₀^.I₁^.w₁S w₁/ (l_срI₁)= μ₀^.w₁² S / (l_ср)/. Учитывая, что w₂=2 w₁, получаем L₂=4L₁.

3. Вычисление индуктируемой ЭДС.

При переменном токе в первой катушке во второй индуктируется ЭДС индукции е₂=-w₂dФ₂₁/dt=-Mdi₁/dt, где производная di₁/dt определяет скорость изменения переменного тока первой катушки.

Если током i₂=i₁ питать вторую обмотку вместо первой, то в первой обмотке будет индуктироваться ток е₁=-w₁dФ₁₂/dt=-Mdi₂/dt,= е₂

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Таким образом, индуктируемая ЭДС в любой из индуктивно-связанных обмоток одна и та же, если в обмотках протекают одинаковые токи.

В этом проявляется принцип взаимности индуктивно-связанных катушек.

Контрольные вопросы.

1. Какие контуры называют индуктивно или магнитно-связанными?

2. В чем проявляется принцип взаимности для индуктивно-связанных катушек?

3. Как определяется взаимная индуктивность?

4. Как определяется коэффициент связи?

5. В чем заключается физический смысл явления электромагнитной индукции?

6. Как определяется ЭДС индукции?

7. Как определяется ЭДС самоиндукции?

8. Где используется явление взаимоиндукции?

В результате выполнения лабораторной работы студент должен

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

иметь представление:

· о физических процессах электромагнитной индукции и самоиндукции;

знать:

· основные параметры и характеристики индукции и самоиндукции;

· основные зависимости для расчета индукции и самоиндукции;

уметь:

· рассчитывать параметры индукции и самоиндукции;

· обрабатывать и анализировать результаты расчетов и экспериментов;

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Практическая работа 2.

Тема: Расчет неразветвленной цепи переменного тока с помощью векторных диаграмм, символическим методом.

Цель работы: закрепление методики расчета неразветвленной цепи переменного тока, построения топографической диаграммы и ее применения для определения параметров участка цепи, применения комплексных чисел для расчета цепей переменного тока.

Задание к практической работе.

1. Повторить по учебнику или конспекту законы Ома и Кирхгофа для переменного тока в символической форме.

2. Повторить методику построения векторной диаграммы.

3. Повторить методику построения многоугольников сопротивлений.

4. Получить у преподавателя задание и выполнить расчет с построением топографической диаграммы и многоугольника сопротивлений цепи.

5. Определить по диаграмме напряжение на заданном участке, записать закон его изменения.

6. Выполнить расчет цепи символическим методом.

7. Защитить работу.

рис. 2.1

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Таблица 2.1.

№ варианта	R₁ Ом	R₂ Ом	R₃ Ом	X₁ Ом	X₂ Ом	X₃ Ом	X₄ Ом	Дополнительный параметр
								QL1=150вар
								I=2A
								U=40B; Ψ₀=30⁰
								U=50B; Ψ₀ = 45⁰
								I=5A
								I=3A
								PR1=150Bm
								U=100B
								S=360Bm
								P₂=200Bm
								I=4A
								I=2A
								P=200Bm
								S=800BA
								U=80Bm
								I=3A
								I=2A
								U=60B
								U=50B
								I=4

Контрольные вопросы.

1. Как определяется полное сопротивление неразветвленной цепи переменного тока?

2. Приведите формулы определения сопротивлений элементов цепи, полного сопротивления цепи в символической форме.

3. Объясните порядок построения топографической диаграммы.

4. Что означает коэффициент мощности и как он определяется?

5. Способы повышения коэффициента мощности?

6. От чего зависит величина фазового сдвига между общим напряжением цепи и током?

7. От чего зависит знак угла фазового сдвига?

8. При каких значениях реактивных сопротивлений цепи ток и общее напряжение совпадают по фазе?

9. Что означает индуктивный характер цепи?

10. Что означает емкостной характер цепи?

11. Объясните физический смысл активной мощности.

12. Объясните физический смысл реактивной мощности.

В результате выполнения практической работы студент должен

иметь представление:

ü о влиянии различных параметров нагрузки на конфигурацию векторных диаграмм, на коэффициент мощности;

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

знать:

ü основные зависимости для расчета параметров векторных диаграмм;

ü правила построения векторных диаграмм для неразветвленных цепей переменного тока;

ü законы Ома и Кирхгофа в символической форме;

уметь:

ü выполнять построение векторных диаграмм для электрических цепей различной структуры и состава элементов нагрузки;

ü

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

подбирать параметры элементов электрической цепи для решения заданной задачи;

ü применять комплексные числа для расчета цепей переменного тока.

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

Лабораторная работа 8.

Тема: Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении активного и реактивного сопротивлений.

Цель работы: экспериментально проверить влияние величины активного и реактивного сопротивлений на электрические параметры цепи.

Объект и средства испытаний.

Объектом испытаний является неразветвленная электрическая цепь переменного тока.

Оборудование.

Таблица 8.1

Наименование прибора	Тип	Характеристика	Количество
Амперметр
Вольтметр
Вольтметр

Задание к лабораторной работе.

1. По методическому пособию к лабораторной работе ознакомиться с порядком ее выполнения.

2. По конспекту или учебнику повторить:

ü основные параметры переменного тока;

ü законы Ома и Кирхгофа для переменного тока;

Изм.

Лист

Подпись

Дата

Стр

построение векторной диаграммы неразветвленной

цепи переменного тока;

ü треугольники сопротивлений и мощностей.

3. Подготовить отчет по лабораторной работе.

4. Ознакомиться с измерительными приборами и записать основные технические данные в таблицу 8.1.

5. Определить цену деления каждого измерительного прибора.

6. Получив допуск, снять показания приборов и занести их в таблицу.

7. По полученным данным рассчитать сопротивление каждого элемента цепи и его мощность, сопротивление и мощность всей внешней цепи.

8. Учитывая, что частота изменения тока и напряжения составляет 50 Гц, определить индуктивность катушки.

9. Убедиться, что выполняется законы Ома для действующих и

амплитудных значений электрических параметров цепи.

10. Построить векторную диаграмму и убедиться, что законы Кирхгофа выполняются для векторных величин электрических параметров цепи.

11. Сделать выводы.