asyan.org
добавить свой файл
  1 2 3

Контрольні запитання та завдання

^ 1. Як формулюється закон Ома? 2. Як розподіляються напруга та струм при послідовному, паралельному та мішаному з'єднаннях опорів? 3. Які основні співвідношення між струмами та напругами в послідовному й паралельному електричних колах? 4. Який дослід з наведених у цій лабораторній роботі служить перевіркою першого закону Кірхгофа? 5. Чому дорівнює потужність у колі при послідовному та паралельному з'єднаннях резисторів? 6. В яких пристроях застосовуються послідовне, паралельне та мішане з'єднання опорів? 7. Використовуючи (1-5), знайти на електричних схемах послідовне, паралельне та мішане з'єднання резисторів.
^ Лабораторна робота №2

Вимірювання потужності та роботи

в колах постійного струму
Мета роботи – вивчити методи вимірювання потужності та роботи в колах постійного струму.
Т е о р и т и ч н і в і д о м о с т і
Напруга на ділянці кола визначає роботу сил електричного поля. При цьому внаслідок переміщення одиничного електричного заряду на ділянці кола здійснюється робота А = Ult = l2Rt.

Робота, виконувана за одиницю часу, називається електричною потужністю, тобто

P = A/t = Ul

Одиницею електричної потужності є ват (Вт). Крім основної одиниці, існують додаткові, які відрізняються між собою в 1000 разів: це гігават (ГВт) і мегават (МВт), міліват (мВт) і мікроват (мкВт).

Виміряти потужність у колах постійного струму можна амперметром і вольтметром або ватметром. Для електричних кіл постійного струму зберігається баланс потужностей:

Pзаг = Р1 + Р2 + Р3,

де Рзаг – потужність усього кола; Р1, Р2, Р3, - потужності на окремих його ділянках.

Для схеми на рис. 8 маємо

Р1 = l1Uзаг; Р2 = l2Uзаг; Р3 = l3Uзаг; Pзаг = lзагUзаг,

а для схеми на рис. 9 дістаємо Р1 = l заг U1; Р2 = lзаг U2;

Р3 = lзагU3; Pзаг = lзагUзаг,

Роботу можна визначити, вимірюючи потужність амперметром і вольтметром, а час – секундоміром. На практиці

робота вимірюється у ват-секундах (Втс) або в кіловат-годинах (кВтгод).



Рис. 8 Рис. 9

Порядок виконання роботи

  1. Ознайомитися з лабораторною установкою.

  2. Скласти електричну схему згідно з карткою-завданням Р2.1 (див. дод) для перевірки балансу потужностей в послідовному колі.

  3. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

  4. Виміряти загальний струм і напругу на окремих ділянках кола, експериментальні дані занести в табл. 4.




З’єднання електричного кола

Експериментальні дані

Результати обчислень

Uзаг, В

Lзаг, А

L1, A

L2, A

L3, A

U1, B

U2, B

U3, B

Pзаг, Вт

P1, Вт

P2, Вт

P3, Вт

t, c

A, кВтгод

Послі-

довне

Пара-

лельне



  1. Скласти електричну схему згідно з карткою-завданням Р2.2 (див. дод. 1) для перевірки балансу потужностей в паралельному колі.

  2. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

  3. Виміряти загальний струм, а також струми на окремих ділянках кола та напругу мережі; експериментальні дані занести в табл.. 4.

  4. Обчислити значення потужностей на окремих ділянках і всього кола, результати обчислень занести в табл.. 4.

  5. Скласти баланс потужностей і порівняти його для різних електричних схем.

  6. Обчислити енергію електричного струму за період часу, заданий викладачем.

  7. Скласти звіт.

Контрольні запитання

  1. Що називається електричною потужністю та в яких одиницях вона вимірюється? 2. Що називається роботою електричного струму та в яких одиницях вони вимірюється? 3. Як можна виміряти електричну потужність, не маючи ватметра? 4. Що називається балансом електричних потужностей і як він визначається? 5. Чому дорівнює потужність електричних ламп, які є у вашій кімнаті? 6. Чому дорівнює електрична енергія, яку споживає побутовий холодильник за одну добу? 7. Чому дорівнює електрична енергія, яку споживає телевізор протягом 6 год?



^ Лабораторна робота №3

Визначення втрат напруги в лінії
Мета роботи – навчитися вимірювати втрати напруги в лінії залежно від навантаження та опору проводів.
Т е о р и т и ч н і в і д о м о с т і

При проходженні струму по проводах частина напруги витрачається на подолання опору їх. Тому втрати напруги є основним фактором, який впливає на вибір перерізу проводів при передаванні та розподілі електричної енергії. Втрати напруги ΔU визначається різницею напруг U1 і U2, що діють відповідно на початку та в кінці лінії:

ΔU=U1U2.

Втрати напруги (В) у двопровідній лінії можна розрахувати за формулою

U = Iзаг Rпр = Iзаг ,

де Iзаг – струм, який проходить по проводах, А; Rпр – опір проводів, Ом; р – їх питомий електричний опір, Ом ∙ мм2/м; l – довжина лінії, м; S – площина поперечного перерізу проводів, мм2.

Струм, що проходить по проводах, нагріває їх. Тому частина електричної енергії перетворюється в теплову та розсіюється в навколишньому просторі. Потужність електричних втрат визначається виразом

P = I2 Rпр = I2∆UI.

Порядок виконання роботи

  1. Ознайомитися з лабораторною установкою.

  2. Скласти електричну схему згідно з карткою-завданням Р3.1 ( див. дод) для дослідження втрат напруги в лінії.

  3. Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

  4. При максимальному навантажені (ввімкнено тумблери SAI і SA2) зняти покази приладів, експиреминтальні дані занести в табл. 5.


Таблиця 5



Номер досліду

Експериментальні дані

Задані значення

Результати обчислень

Iзаг, А

U1, B

U2,B

l, м

d, мм

р, Ом∙мм2

∆U1, В

∆U2, B

S, мм2

R, Ом

∆P Вт


1

2

3
Напругу U1 виміряти між точками А та В (початок лінії), а напругу U2 – між точками С та D, E та F (кінець лінії).

  1. Зменшивши навантаження (вимкненням тумблера SAI) , виміряти напругу на початку, а потім у кінці лінії; експериментальні дані занести у табл. 5.

  2. Визначити втрати напруги в лінії. Розрахунки виконати для максимального та половинного навантажень. Опір лінії при цьому залишається незмінним.

  3. Скласти звіт.

Контрольні запитання


  1. Від чого залежать втрати напруги в лінії? 2. Як можна зменшити ці втрати? 3. Який з провідникових матеріалів лінії має більшу електропровідність? 4. Який із проводів краще застосувати для лінії електропередачі? 5. При якому струмі втрати напруги в лінії будуть найменшими? 6. Як визначити потужність електричних втрат у лінії?

Л а б о р а т о р н а р о б о т а № 4
Дослідження електричного кола змінного струму з послідовним з'єднанням активного, індуктивного та ємнісного опорів
М е т а р о б о т и – дослідити явище резонансу напруг і умови його виникнення в нерозгалуженому колі змінного струму, що складається з послідовно з’єднаних активного опору, індуктивної котушки та конденсатора.

Т е о р и т и ч н і в і д о м о с т і
В електричних колах змінного струму за певних умов виникають явища електричного резонансу. При цьому реактивний опір кола дорівнює нулю. Якщо розглянути коло, яке складається з послідовно з’єднаних активного опору, індуктивної котушки та конденсатора, то в ньому може виникнути резонанс напруг, коли XL = XC, або 2f L =
.Рівність реактивних опорів XL і XC може бути досягнута підбором ємності С, індуктивності L або зміною частоти f живильної мережі.

Напруги UL на індуктивній котушці та Uс на конденсаторі (рис.10,а) зсунуті між собою за фазою на на півперіоду (180°) . При геометричному додаванні векторів UL та


Рис. 10
вони взаємно віднімаються, а сума їх дорівнює нулю.

З рисунка випливає, що




Закон Ома для такого кола має вигляд



де повний опір


При XL = XC струм у колі

,
тобто електричне коло поводить себе так, немовби воно містить тільки

активний опір. При цьому струм і напруга в ньому збігаються за фазою. Такий стан кола називається резонансом напруг.

Виникнення цього явища призводять до того, що напруга на окремих елементах кола (в даному разі на індуктивній котушці та конденсаторі) може збільшитися в кілька разів . Це за певних умов може виявитися небезпечним для електричних апаратів , які містять названі елементи, спричинивши їх пробій.

При XL > XC напруга на конденсаторі менша від напруги на котушці. Коло має індуктивний характер, його векторну діаграму показано на рис. 10,б.

При XL < XC напруга на конденсаторі більша від напруги на котушці. Коло має ємнісний характер, його векторну діаграму зображено на рис. 10,в.

Порядок виконання роботи

  1. Ознайомитися з лабораторною установкою.

  2. Скласти електричну схему згідно з карткою-завданням Р4.1 (див. дод) для дослідження кола змінного струму з послідовним з’єднанням активного , індуктивного та ємнісного опорів.




Номер досліду

Експериментальні дані

Результати обчислень

Iзаг,

A

Uзаг,B

Uа,

B

UL,B

Uс,

B

P,Bт

R,Ом

XL



XC

Ом

Z,Ом

Cos φ

Q,

вар

S,

В.А



3. Напругу Uзаг джерела живлення встановити в межах 50…100 В і в процесі виконання роботи підтримувати сталою.

4.Подати живлення на схему, ввімкнувши тумблер, установлений на планшеті.

5. Слідкуючи за струмом в у колі, переміщати стальне осердя в котушці до досягнення резонансу напруг; експериментальні дані занести в табл..6.

6. Повторити спостереження для чотирьох - п’яти інших положень осердя, введеного в індуктивну котушку.

7. За здобутими даними розрахувати значення R, ХL , ХС,Z , cos , Q ,S. І результати обчислень занести в табл..6.

8. Змінивши ємність конденсатора, виконати п.3…7 для чотирьох – п’яти її значень.

9. Дослідити співвідношення між струмами та напругами в схемі; експериментальні дані занести в таблицю, ідентичну за формою табл..6.

10. За здобутими даними розрахувати значення R, ХL , ХС,Z , cos , Q ,S

І результати обчислень занести в таблицю.

11. Побудувати трикутники опорів і потужностей для всіх числових значень параметрів досліджуваного кола.

12. Скласти звіт.


<< предыдущая страница   следующая страница >>