1. 1. Тема учебной программы: Электрические цепи постоянного тока.
2. Тема работы: «Исследование режимов работы электрической цепи. Измерение мощности».
3. Цель работы: Исследовать зависимость изменения силы тока в электрической цепи от изменения сопротивления, ознакомиться с режимами работы электрической цепи.
4. Материально-техническое оснащение: Лабораторный стол с комплектом оборудования, магазин сопротивлений, электроизмерительные приборы и соединительные провода.
5. Теоретическая часть. Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать электрическое поле, т.е. поддерживать разность потенциалов на участках цепи. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Электрические цепи состоят из источников и потребителей электрической энергии (приёмников), соединённых между собой проводами.
В источниках происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. Для количественной оценки таких преобразований в источнике служит величина, называемая электродвижущей силой источника (ЭДС). ЭДС - Е -физическая величина, равная отношению работы сторонних сил Aст при перемещении единичного положительного заряда q по всей замкнутой цепи к величине этого заряда:
Работа источника по перемещению единичного положительного заряда в 1кулон по данному участку цепи называется напряжением U. Единица ЭДС - 1Вольт.
ЭДС источника Е состоит из суммы напряжений: внешнего участка цепи и внутреннего участка в источнике питания Е=U вн +U о, где U вн - напряжение внешней цепи, U о - напряжение внутренней цепи источника питания.
Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи: Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:
, где: 
— напряжение, 
— сила тока, 
— сопротивление.
Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, которое выделяется в проводнике с током: Q = I 2 R ∆t=А. Мощность электрического тока:
.
6. Практическая часть:
6.1. Техника безопасности при выполнении работы: Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен, ЛАТР установлен в положение «постоянный ток». Запрещается прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов следует немедленно выключить напряжение (красная кнопка на лабораторном столе) и сообщить о неисправности преподавателю. После сборки электрическую цепьпоказать преподавателю для проверки.Любые изменения в схеме производить после отключения питания.
6.2. Описание выполнения задания:
Ознакомиться с измерительными приборами; определить предел измерения и цену деления приборов, их технические характеристики.
1. Установить переключатели ЛАТР в положение «0 постоянный ток» и «0-120В». Собрать электрическую схему и показать её преподавателю для проверки.
Электрическая схема опыта
2. Включить лабораторный стол кнопкой «пуск» (черная кнопка). С помощью ЛАТРа установить при разомкнутом ключе постоянное напряжение около 40В, (в режиме холостого хода U = Е!). Определить показания всех приборов, записать в таблицу1.
Таблица1.
| № опыта | измерено | вычислено | |||||||||||
| Е | U | U1 | U2 | I | R1 | R2 | Rобщ | P1 | P2 | Pобщ | U* | η | |
| В | В | В | В | А | Ом | Ом | Ом | Вт | Вт | Вт | В | ||
| Холостой ход | |||||||||||||
| Короткое замыкание |
3. Замкнуть ключом цепь. Не изменяя напряжение с помощью ЛАТР, установить перемещением ползунка реостата R2 начальное значение тока I1=0,3А. Определить показания всех измерительных приборов и записать их в таблицу 1.
4. Изменяя сопротивления реостата R2, установить ток: 0,4А; 0,5А; 0,6А; 0,7А, каждый раз определяя показания всех измерительных приборов и записывая их в таблицу1.
5. Ознакомившись с режимами работы электрической цепи, определив и записав показания приборов для:
а) холостого хода (ключ разомкнут);
б) рабочего (номинального) режима (реостат R2 включен);
в) короткого замыкания (реостат R2 отключен, сопротивление цепи минимально). Выполните необходимые вычисления. Проанализируйте изменение мощности.
6. По результатам измерений построить графики зависимости силы тока от сопротивления I=f(R2), и график зависимостимощности от сопротивления. P2=f(R2).
Расчетные формулы.
Сопротивление: R=U/I
Эквивалентное сопротивление цепи 
.
Мощность 
.
Полная мощность цепи 
.
Падение напряжения на резисторах: 
, (внешнее напряжение цепи).
Коэффициент полезного действия 
, где Е ЭДС источника.
6.3. Требования к оформлению отчета: Лабораторная работа выполняется в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. Схемы электрических цепей вычерчиваются в соответствии с ГОСТами.
1). Перечертить в отчет схемы электрической цепи и таблицу.
2). Рассчитать, и записать значение всех величин, указанных в таблице.
3). На миллиметровой бумаге построить графики зависимости силы тока от сопротивления I=f(R2), зависимостимощности от сопротивления. P2=f(R2).
4) Проанализировать результаты и сделать вывод о зависимости мощности Р2 и КПД от сопротивления цепи.
5). Ответить на контрольные вопросы.
6.4. Контрольные вопросы:
1.Назвать характерные особенности электрической цепи при последовательном соединении потребителей.
2.Перечислить основные элементы электрической цепи.
3.Дать определение ЭДС источника. Каким способом можно измерить ЭДС?
4.Сформулируйте закон Ома для участка электрической цепи.
5.Перечислите известные Вам режимы работы цепи. Охарактеризуйте режим короткого замыкания в цепи.
6.Проанализировать, как в лабораторной работе влияет увеличение сопротивления R2 на напряжениеU1.
6.5. Используемая литература:
1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М.,1999г.
2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев, М. 1980
Отчет о выполнении
Лабораторная работа№__
«Исследование режимов работы электрической цепи. Измерение мощности».
Учащийся группы № ______ _________________________________________
(Ф.И.О.)
Тема программы:
Тема работы:
Материально-техническое оснащение: Технические данные измерительных приборов
Отчет о выполнении задания:
Схема электрической цепи.
_ Таблица1.
| № По порядку | измерено | вычислено | |||||||||||
| Е | U | U1 | U2 | I | R1 | R2 | Rобщ | P1 | P2 | Pобщ | U* | η | |
| В | В | В | В | А | Ом | Ом | Ом | Вт | Вт | Вт | В | ||
| Холостой ход | |||||||||||||
| Короткое замыкание |
Расчётные формулы.
Графики 1)зависимости силы тока от сопротивления I=f(R2),
2) зависимостимощности от сопротивления. P2=f(R2).
Ответы на контрольные вопросы:
Выводы:
Преподаватель: _________________________ ______________________
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Республиканский институт профессионального образования»
Филиал «Индустриально-педагогический колледж»
Учебная дисциплина
«Электротехника с основами электроники»
Лабораторная работа №4
Исследование работы однофазного индукционного счетчика, измерение расхода электрической энергии различными способами. Проверка счетчика на соответствие своему классу точности
Специальности
2-02 06 31 Технический труд и черчение
2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)
2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)
Выполнил учащийся группы № …………….… …..
(Ф.И.О. учащегося)
И нструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 4
1.Тема учебной программы: «Электрические измерения и приборы».
2.Тема работы: «Исследование работы однофазного индукционного счетчика, измерение расхода электрической энергии различными способами. Проверка счетчика на соответствие своему классу точности».
3.Цель работы: Сформировать умение анализировать работу однофазного индукционного счетчика электроэнергии и проверять его на соответствие своему классу точности.
4.Материально-техническое оснащение:
лабораторный стол с комплектом оборудования, секундомер, электроизмерительные приборы, соединительные провода.
5.Теоретическая часть.
Для определения количества электрической энергии, поступившей к потребителю за определенное время, применяют индукционные счетчики.
Индукционная система основана на механическом взаимодействии между переменным магнитным потоком, созданным током в намагничивающей обмотке, и индуцированными токами, протекающими в проводящих элементах (алюминиевом диске), помещенных в поле этого потока. Выводы обмоток, обозначенные *, называются генераторными выводами или генераторными зажимами, т.к. их соединяют проводами с источника тока (генератором), а не к нагрузке.
Бегущее переменное магнитное поле, создаваемое двумя электромагнитами, индуцирует в диске вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, создают механический момент. Направленная в соответствии с правилом Ленца сила, стремится устранить причину, её вызывающую. Эта сила раскручивает диск, на оси которого находится счетный механизм. Частота вращения диска пропорциональна мощности потребляемого тока, а число оборотов – потребляемой энергии.
Основными элементами однофазного индукционного счетчика являются (рис.1): катушка напряжения расположенная на магнитопроводе 1, катушка токовая на магнитопроводе 4, вращающийся алюминиевый диск 5, передаточный механизм счетного устройства 2, постоянный магнит 3.Токовая катушка включается в сеть последовательно, поэтому ее называют последовательной цепью.
Расход электрической энергии можно подсчитать, зная мощность устройства и время работы:
W=P∙t (кВт∙ч), где W-энергия, P-мощность, t – время.
6.Практическая часть:
-анализ работы однофазного индукционного счётчика;
- измерение расхода электрической энергии в разных режимах работы электрической цепи;
-заключение о соответствии счётчика своему классу точности.
6.1.Техника безопасности при выполнении работы:
Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы не прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. Любые изменения в схеме производить только после отключения питания. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.
6.2.Описание выполнения задания:
- ознакомиться с измерительными приборами;
- определить предел измерения и цену деления приборов;
- определить технические характеристики приборов.
6.2.1.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.2).
-предъявить собранную электрическую цепь преподавателю для проверки;
-перед выполнением измерений, убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора на рабочем столе установлен в положение
«0 переменный ток»;
-отключить все лампы (установить режим холостого хода);
-включить напряжение на лабораторном столе; с помощью лабораторного автотрансформатора установить в цепи переменное напряжение 220В;
-убедиться в отсутствии холостого хода счетчика;
-включить одну лампу, убедиться, что диск счетчика пришел в движение;
-определить показания всех измерительных приборов, записать значения измеренных величин в таблицу1:
Таблица1
| № | Измерено | Вычислено | Нагрузка | |||||||
| U | I | P | N | t | Kн | K | ɣ | Cos φ | ||
| В | А | Вт | с | 
|
| |||||
| 1лампа | ||||||||||
| 2лампы | ||||||||||
| 3лампы | ||||||||||
| 4лампы |
-измерить секундомером промежуток времени, за которое счетчик сделает один оборот, записать результат измерения в таблицу1;
-включить две лампы, определить показания всех измерительных приборов, записать результаты измерения в таблицу1;
-измерить секундомером промежуток времени, за которое счетчик сделает один оборот при двух работающих лампах, записать результат измерения в таблицу1;
-выполнить подобные измерения с тремя и четырьмя работающими лампами, записать результаты измерения в таблицу1;
-после всех измерений отключите цепь от источника.
6.3.Требования к оформлению отчета:
Отчет о лабораторной работе выполнить в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. В отчет должны быть внесены: № группы, ФИО учащегося. Отчет должен содержать название раздела, темы работы, цели работы, схемы, графики, таблицы, основные расчетные формулы; таблицы и схемы электрических цепей чертить карандашом с применением чертежных инструментов.
-перечертить в отчет схему электрической цепи (рис.1) и таблицу1;
-выполнить расчеты номинальной постоянной счетчика Кн,, т.е. количества энергии (Вт с), приходящегося на один оборот диска: Кн = 
(),
WH - количество энергии (Вт с), NH – число оборотов диска; значения WH, NH выписать с передней панели счетчика;
-для каждого опыта вычислить действительную постоянную счетчика
К = 
= 
(
), где P- мощность, потребляемая лампами накаливания;
t – время, затраченное на один оборот диска, N – число оборотов диска;
-для каждого опыта вычислить коэффициент мощности нагрузки
сos φ= 
-для каждого опыта вычислить действительную погрешность измерения
ɣ= 
ɣпр, где ɣпр.- приведенная погрешность; если действительная погрешность счетчика не превышает приведенной погрешности, то счетчик соответствует своему классу точности (для счетчика класса точности 2,5- приведенная погрешность составляет 2,5%).
Проанализировать результаты измерений и вычислений, записать выводы.
6.4.Контрольные вопросы:
Объяснить, какими счетчиками можно измерить расход электрической энергии в цепях постоянного тока.
Назвать единицы измерения электрической энергии.
Объяснить, каким образом вычислить расход электроэнергии при отсутствии счётчика.
6.5.Используемая литература: 1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М. «Высшая школа»,2000г.
2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М. 1980
Свириденко Э. А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжение. Мн., 2008.
Отчет о выполнении
Лабораторная работа № ____
Учащийся группы № ______ _______________________________
(Ф.И.О.)
Тема программы:
Тема работы:
Цель работы:
Материально-техническое оснащение: Технические данные измерительных приборов:
амперметр …..
вольтметр…..
Отчет о выполнении практической части задания:
Схема электрической цепи.
таблица.
Расчетные формулы…..
графики.
Контрольные вопросы и ответы:
1)
2)
3)
4)
5)……
Выводы:
Преподаватель: _________________________ ______________________
(зачет/незачет) (Ф.И.О.)
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Республиканский институт профессионального образования»
Филиал «Индустриально-педагогический колледж»
Учебная дисциплина
«Электротехника с основами электроники»
Лабораторная работа №5
Измерение сопротивления с применением амперметра и вольтметра, методом измерительного моста.
Специальности
2-02 06 31 Технический труд и черчение
2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)
2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)
Выполнил учащийся группы № …………….… …..
(Ф.И.О. учащегося)
