Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ в лаборатории тоэ

     1.При сборке схемы нужно надёжно зажимать проводники под клеммы для создания хороших контактов и следить за тем, чтобы изоляция проводников была в порядке.

      2.Не разрешается включать схему под напряжение до проверки её преподавателем.

     3.Перед включением схемы и во время работы следует проверять правильность установки движков реостатов, потенциометров, автотрансформаторов для обеспечения минимального (или, во всяком случае, допустимого) тока и напряжения в цепи.

     4.Во избежание несчастных случаев не разрешается прикасаться к неизолированным участкам схемы во время работы.

     5.По окончании работы, после проверки полученных данных преподавателем, производится разборка схемы. После выключения сетевого напряжения разборка начинается с отключения проводов, подключённых к цепи.

     6.Привести в порядок рабочее место.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ КИРХГОФА И МЕТОДА НАЛОЖЕНИЯ

 

I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

    Проверка справедливости применения законов Кирхгофа и метода (принципа) наложения (суперпозиции) при анализе и расчёте электрических цепей.

II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

    Наиболее универсальным методом анализа и расчёта электрических цепей является метод, основанный на применении I и II – го законов Кирхгофа.  Первый закон применяют для описания баланса токов в узлах электрической цепи, согласно которому: “Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле электрической цепи, должна быть равна нулю”:

                                                                 (1.1)

Если бы условие (1.1) не выполнялось, то в узлах электрической цепи происходило бы накопление электрических зарядов, что экспериментально не подтверждается.

    Второй закон применяют для описания замкнутых (условно или, безусловно) контуров, согласно которому: “Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, должна уравновешиваться алгебраической суммой падений напряжений на элементах замкнутого контура”:

(1.2)

        

Оба закона Кирхгофа являются следствиями закона сохранения энергии применительно к электрическим цепям.

    Метод наложения (суперпозиции) применяют для анализа и расчёта только линейных электрических цепей, содержащих несколько источников энергии. Здесь токи в ветвях определяются путем алгебраического суммирования “частичных” токов, получающихся в ветвях под воздействием каждой частичной ЭДС схемы в отдельности.

    Наиболее эффективен метод наложения тогда, когда в цепи содержатся источники тока (с R_ВН ®¥) и источники ЭДС (с R_ВН ®0), так как при рассмотрении “частичных” режимов работы схемы (только с каким – то одним источником) – идеальные источники ЭДС закорачиваются (из-за R_ВН ®0), а ветви с источником тока обрываются (из-за R_ВН ®¥), что вызывает максимальное упрощение схемы в конкретном “частичном” режиме.

    Второй закон Кирхгофа хорошо иллюстрируется с помощью потенциальной диаграммы (ПД), которая строится в прямоугольной (декартовой) системе координат. По оси абсцисс ПД откладываются сопротивления контура, а по оси ординат – потенциал соответствующей точки контура.

    При построении ПД один из узлов схемы принимается за опорный и заземляется, т.е. его потенциал обнуляется. При этом токи в ветвях не изменяются, т.к. их величина зависит от разности потенциалов, а не от абсолютной величины потенциала одного отдельно взятого узла схемы.

    При построении ПД необходимо соблюдать следующие правила:

     1.Если направление обхода выбранного замкнутого контура и направление тока на участке цепи совпадают, то потенциал будет уменьшаться при прохождении через сопротивление, на величину падения в нём напряжения.

2. Если направление обхода выбранного замкнутого контура и направление тока на участке цепи противоположны, то потенциал будет увеличиваться при прохождении через сопротивление, на величину падения в нём напряжения.

    3.Идеальный источник ЭДС вызывает скачок потенциала на величину ЭДС источника (т.к. его R_ВН =0).

    4.Скачок потенциала после источника ЭДС положительный, если направление ЭДС совпадает с направлением обхода и отрицательный, если направление ЭДС и направление обхода противоположны.

    5.Источник ЭДС повышает потенциал в той точке, в которую направлена его стрелка.

    Для примера построим потенциальную диаграмму для контура a-b-c-d-a в схеме представленной на рис. 1.1.

    Примем потенциал точки “а” равным нулю (j_a) и найдём последовательно потенциалы точек b, c, d:

j_b = j_a + E₁ – I₁r_01s,

j_c = j_b - I₁r₁ = j_a + E₁ – I₁r₀₁ - I₁r₁,

j_d = j_c + I₂r₂ = j_a + E₁ – I₁r₀₁ - I₁r₁ + I₂r₂,

j_a = j_d – E₂ = 0.

а затем построим потенциальную диаграмму (рис. 1.1).

Рисунок 1.1