Меню

Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник эдс

3.1. Преобразования двухполюсников

Эксперименты

1. Исследование последовательного и параллельного соединений резисторов.

2. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух последовательно включенных источников ЭДС.

3. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух параллельно включенных источников тока.

4. Проверка эквивалентности преобразования неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС

5. Исследование делителя напряжения. Приборы и элементы

3-11.jpg

Краткие сведения из теории

1. Эквивалентное преобразование. Замена является эквивалентной, если при одинаковых токах через элементы напряжения на их зажимах также будут равны.

2. Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений:

3-12.jpg(3.1)

3. Замена двух параллельно включенных сопротивлений:

3-13.jpg(3.2)

4. Замена двух последовательно включенных источников ЭДС:

3-14.jpg(сумма алгебраическая) (3.3)

5. Замена двух параллельно включенных источников тока:

3-15.jpg(сумма алгебраическая) (3.4)

6. Замена неидеального источника тока неидеальным источником ЭДС:

3-16.jpg(3,5)

Формула для обратной замены:

3-17.jpg(3.6)

где RE — резистор, включенный последовательно с источником ЭДС Е, RJ — резистор, включенный параллельно источнику тока J. 7. Формула для вычисления напряжения на одном из плеч делителя напряжения (на резисторе R1 ):

3-18.jpg(3.7)

8. Формула для вычисления тока через одно из плеч делителя тока (через резистор R1)

3-19.jpg(3.8)

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов одним эквивалентным. Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, относительно зажимов А и В по формуле (3.1). Откройте файл с3_001 (рис. 3.1>, Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

3-110.jpg

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов одним эквивалентным. Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов, относительно зажимов А и В по формуле (3.2). Откройте файл с3_002 (рис. 3.2). Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

3-111.jpg

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников эдс. Рассчитайте значение эквивалентной ЭДС для последовательного соединения двух источников ЭДС) относительно зажимов А и В по формуле (3.3). Откройте файл с3_003 ( рис. 3.3). Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

3-112.jpg

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока. Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока, соединенных параллельно относительно зажимов А и В. Рассчитайте ток эквивалентного источника тока по формуле (3.4). Откройте файл с3_004 (рис. 3.4). Подключите амперметр и проверьте условие эквивалентности.

3-113.jpg

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Зная параметры неидеального источника тока относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС по формуле (3.5). Замените неидеальный источник тока в схеме рис. 3.5 относительно зажимов А и В неидеальным источником ЭДС. Откройте файл с3_005 (рис. 3.5). С помощью приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 3.5.

3-114.jpg

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока. Зная параметры неидеального источника ЭДС относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника тока по формуле (3.6). Замените неидеальный источник ЭДС в схеме рис. 3.6 относительно зажимов А и В неидеальным источником тока. Откройте файл с3_00б (рис. 3.6). С помощью приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 3.6.

Читайте также:  Измерение силы импульсного тока

3-115.jpg

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения. Рассчитайте напряжения на каждом резисторе делителя напряжения по формуле (3.7). Откройте файл с3_007 (рис. 3.7). Подключите вольтметр и проверьте правильность расчета.

3-116.jpg

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока. Рассчитайте токи через каждый резистор делителя тока по формуле (3.8). Откройте файл с3_008 (рис. 3.8). Подключите амперметры последовательно с каждым резистором и проверьте правильность расчетов.

3-117.jpg

Результаты экспериментов Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов. Сопротивление R1 2 Ома Сопротивление R2 3 Ома

3-118.jpg

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов. Сопротивление R1 2 Ома Сопротивление R2 3 Ома

3-119.jpg

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС. ЭДС Е1 12 В ЭДС Е2 -4 В

3-120.jpg

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока. Ток J1 8 А Ток 32 -14 А

3-121.jpg

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Ток J 6 А Внутреннее сопротивление R 5 Ом Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

3-122.jpg

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока. ЭДС Е 15 В Внутреннее сопротивление R 5 Ом Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

3-123.jpg

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения. Напряжение Е 15 В Сопротивление R1 5 Ом Сопротивление R2 10 Ом

3-124.jpg

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока. Ток J 6 А Сопротивление R1 5 Ом Сопротивление R2 100м

Источник

Эксперимент 10. Нахождение тока в ветви методом эквивалентного генератора (МЭГ)

Лабораторная работа № 2

Преобразование двухполюсников

Цель работы:

1. Исследование последовательного и параллельного соединений резисторов.

2. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух последовательно включенных источников ЭДС.

3. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух параллельно включенных источников тока.

4. Проверка эквивалентности преобразования неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС.

5. Исследование делителя напряжения.

6. Преобразование схем двухполюсников.

Примечания:

1) Лабораторная работа выполняются в программе Electronics Workbench (EWB) версии 5.12 или Multisim (название более новых версий программы EWB).

2) Параметры элементов схемы выбираются в соответствии с датой рождения студента, т.е. равны или кратны числам ДД, ММ и ГГ (день, месяц и год рождения студента соответственно).

Порядок выполнения работы

Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов одним эквивалентным (рис. 1). Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов сопротивлениями R1 = ДД Ом и R2 = ММ Ом, относительно зажимов А и В по формуле (1). Подключите мультиметр с выбранным режимом «Ω» (Омметр) и проверьте условие эквивалентности.

Рис. 2

Рис. 3
Рис. 4

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов одним эквивалентным(рис. 2). Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов сопротивлениями R1 = ДД Ом и R2 = ММ Ом, относительно зажимов А и В по формуле (2). Подключите мультиметр с выбранным режимом «Ω» (Омметр) и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС (рис. 3). Рассчитайте по формуле (3) значение эквивалентной ЭДС двухполюсника, состоящего из двух источников ЭДС со значениями E1 = ДД В и E2 = ММ В, включенных последовательно относительно зажимов А и B (Обратите внимание на противоположное включение источников ЭДС!). Подключите мультиметр с выбранным режимом «V» (Вольтметр) и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока (рис. 4). Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока со значениями J1 = ДД A и J2 = ММ А, соединенных параллельно относительно зажимов А и В (Обратите внимание на противоположное включение источников тока!). Рассчитайте ток эквивалентного источника тока по формуле (4). Подключите амперметр с выбранным режимом «A» (Амперметр) и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Зная параметры неидеального источника тока (J = ДД A, RJ = ММ кОм) относительно резистора нагрузки RL сопротивлением RL = ГГ Ом, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС по формуле (5). Замените неидеальный источник тока в схеме рис. 5 относительно зажимов А и В неидеальным источником ЭДС. С помощью измерительных приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах на рис. 5 и убедитесь в их эквивалентности.

Рис. 6

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока. Зная параметры неидеального источника ЭДС (E = ДД В, RE = ММ Ом) относительно резистора нагрузки RL сопротивлением RL = ГГ Ом, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника тока по формуле (6). Замените неидеальный источник ЭДС в схеме рис. 6 относительно зажимов А и В неидеальным источником тока. С помощью измерительных приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 6 и убедитесь в их эквивалентности.

Рис. 5

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения (рис. 7). Рассчитайте напряжения на каждом резисторе с сопротивлениями R1 = ДД Ом и R2 = ММ Ом делителя напряжения по формуле (7) (входное напряжение делителя равно E = ГГ В). Подключите вольтметр к каждому из резисторов и проверьте правильность расчётов.

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока (рис. 8). Рассчитайте токи через каждый резистор с сопротивлениями R1 = ДД Ом и R2 = ММ Ом делителя тока по формуле (8) (входной ток равен J = ГГ/10 А). Подключите амперметры последовательно с каждым резистором и проверьте правильность расчётов.

Эксперимент 9. Преобразование пассивного двухполюсника. Для схемы на рис. 9 рассчитайте эквивалентное сопротивление относительно зажимов А и В. Подключите мультиметр с выбранным режимом «Ω» (Омметр) и проверьте правильность расчёта.

Рис. 9
Рис. 8
Рис. 7

Эксперимент 10. Нахождение тока в ветви методом эквивалентного генератора (МЭГ).

Рис. 10

Рис. 11

1) Собрать схему (см. рис. 10) со следующими параметрами: E1 = ДД В, E2 = 2∙ДД В, E6 = 6∙ДД В; J1 = ММ А, J3 = 3∙ММ А; R1 = ГГ кОм, R2 = 2∙ГГ кОм, R4 = 4∙ГГ кОм, R5 = 5∙ГГ кОм, R6 = 6∙ГГ кОм. Требуется найти ток в ветви R1-Е1 методов эквивалентного генератора (МЭГ). Сначала с помощью амперметра измерьте ток в ветви R1-Е1 исходной схемы (рис. 10).

Читайте также:  Как выбрать плотность тока для трансформатора

Примечание: Метод эквивалентного генератора (МЭГ) позволяет найти ток в одной ветви с помощью замены схемы без этой ветви эквивалентным источником (обычно реальным источником ЭДС), ЭДС которого равен напряжению холостого хода Uхх , измеренного на зажимах убранной ветви, а внутреннее сопротивление Rвн – эквивалентному сопротивлению цепи, измеренному также на этих зажимах (см. рис. 11).

2) Используя вольтметр и омметр, измерьте параметры эквивалентного генератора (Uхх и Rвн) относительно зажимов 1 и 2 в исходной схеме (рис. 10) при убранной ветви R1-Е1.

3) Используя параметры эквивалентного генератора, рассчитайте ток в ветви R1-Е1 и сравните его со значением, измеренным в исходной схеме.

Из рис. 11 видно, что ток I1 в ветви R1-Е1 будет определяться по формуле:

Если ток не сходится с измеренным ранее, значит Uхх надо брать с противоположным знаком.

Источник

Краткие сведения из теории. Преобразования двухполюсников

Лабораторная работа № 2

Преобразования двухполюсников

Цель работы

1. Исследование последовательного и параллельного соединений резисторов.

2. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух последовательно
включенных источников ЭДС.

3. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух параллельно
включенных источников тока.

4. Проверка эквивалентности преобразования неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС.

5. Исследование делителя напряжения.

Краткие сведения из теории

1. Эквивалентное преобразование. Замена является эквивалентной, если при одинаковых
токах через элементы напряжения на их зажимах также будут равны.

2. Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений:

3. Замена двух параллельно включенных сопротивлений:

4. Замена двух последовательно включенных источников ЭДС:

5. Замена двух параллельно включенных источников тока:

6. Замена неидеального источника тока неидеальным источником ЭДС:

Формула для обратной замены:

где re — резистор, включенный последовательно с источником ЭДС Е, rj — резистор, включенный параллельно источнику тока J.

7. Формула для вычисления напряжения на одном из плеч делителя напряжения (на
резисторе ri):

8. Формула для вычисления тока через одно из плеч делителя тока (через резистор R1)

Источник



Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока

date image2015-03-27
views image677

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Соберите схему, изображенную на рис. 3. 5, а.

Рис. 3. 5. Преобразование неидеального источника эдс в неидеальный источник тока

Рассчитайте параметры эквивалентного неидеального источника тока и установите их в схеме на рис. 3. 5, б. С помощью приборов определите правильность расчета. Результаты эксперимента занесите в табл. 3. 5.

Результаты вычислений и измерений при преобразовании неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока

Источник