Теория электрических цепей. 2-й семестр. Лабораторные работы №№1, 2, 3. Вариант №4.

Лабораторная работа No 1
Законы Ома и Кирхгофа в резистивных цепях
1. Экспериментальная часть
Перед выполнением работы перерисовать схему и выбрать направления всех токов (в схеме с одним источником направления токов в ветвях определяются направлением источника).
1.1. Собрать схему (рисунок 1.1а)

Рисунок 1.1а
1.2. Установить значения сопротивлений резисторов:
R1 =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
R2=R3=R4=R5=R6=100 Ом.
1.3. Установить Е1=10 В
1.4. Подключить вольтметр к источнику Е1 (вольтметр подключается параллельно элементу) и измерить э. д. с. источника (на рисунке 1.1, в качестве примера, показано подключение вольтметра к резисторам R1 и R4). Подключить к остальным элементам схемы вольтметры и измерить напряжения на них. Данные измерений записать в таблицу 1.1.
1.5. Включив в схему амперметры (последовательно) (на рисунке 1.1б показано включение амперметра в ветвь с резистором R2), определить токи в каждой ветви и записать в таблицу 1.2. По результатам измерений проверить выполнение первого закона Кирхгофа (ЗТК) для любого узла схемы.
1.6. Используя закон Ома и данные измерений U и I, определить значения резисторов в схеме. Сравнить с заданными значениями.
1.7. Убедиться, что токи и напряжения в схеме линейно зависят от значения э. д. с. Е1. Для этого уменьшить Е1 в два раза, выполнить измерения и расчеты аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.
1.8. Убедиться, что все токи и напряжения в схеме зависят от величины каждого резистора схемы. Для этого восстановить прежнее значение E1, уменьшить сопротивление резистора R1 в два раза, выполнить измерения и расчеты аналогичные п.п. 3.4 и 3.5, заполнить таблицы аналогичные таблицам 1.1 и 1.2. Объяснить полученные результаты.


Лабораторная работа No 2
Электрические цепи при гармоническом воздействии
1. Экспериментальная часть
1.1. Собрать схему последовательной RL – цепи (рисунки 2.1а, 2.1б).

Рисунок 2.1 а
1.2. Установить значения сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
индуктивности L=2 мГн.
1.3. Установить напряжение источника E=10 В и частоту f=5 кГц. Контроль напряжения осуществляется вольтметром, подключенным к точкам 1 и 3 (номера узлов при выполнении работы могут отличаться). Для отображения номеров узлов необходимо:
• сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши по узлу
• в отрывшемся окне Connector Properties перейти во вкладку Node и поставить галочку Display node label
1.4. Измерить вольтметром напряжения на резисторе UR и катушке индуктивности и записать показания в таблицу 2.1.
1.5. Увеличить частоту f в два раза (т.е. установить f=10 кГц) и произвести все измерения и расчеты по п. 3.4. Данные измерений занести в таблицу 2.1. Обратить внимание на изменение тока и напряжений на элементах цепи, обусловленное увеличением в 2 раза сопротивления XL.
1.6. Собрать схему последовательной RC-цепи (рисунки 2.2а, 2.2б). Установить значения:
сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
емкости С=100 нФ;
частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3.

Рисунок 2.2а
1.7. Произвести измерения напряжений UR и UC и расчет тока в цепи на частотах f=5 кГц и f=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные измерений и расчетов занести в таблицу 2.2. Учесть, что реактивное емкостное сопротивление равно Xc=1/wC=1/2fC и с ростом частоты уменьшается.
1.8. Собрать схему RLC-цепи (рисунок 2.3), включив последовательно в схему предыдущего опыта катушку индуктивности L=2мГн. Установить частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3.

Рисунок 2.3
1.9. Произвести измерения напряжений UR, UL и UC и расчет тока в цепи на частотах f=5 кГц и f=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные измерений и расчетов занести в таблицу 2.3.

Лабораторная работа No 3
Резонансы напряжений и токов в электрических цепях
1. Последовательный контур
1.1. Собрать схему последовательного колебательного контура (рисунки 3.1а, 3.1б), подключенного к источнику переменного напряжения E.

Рисунок 3.1а
1.2. Установить следующие номиналы элементов:
R=20 Ом, L=2 мГн, C=50+Nx5 нФ,
где N – номер варианта (последняя цифра пароля)
1.3. Установить напряжение источника переменного синусоидального напряжения Е=1 В (Частоту можно оставить любую)
1.4. Снять амплитудную частотную характеристику (АЧХ) ненагруженного последовательного контура в диапазоне частот, включающем в себя резонансную частоту f0.
1.5. Снять частотную характеристику нагруженного последовательного контура. Для этого подключить к выходу контура (параллельно к индуктивности L) сопротивление нагрузки Rн (рисунок 3.3), установив на нем значение сопротивления 1 кОм.
2. Параллельный контур
2.1. Собрать схему параллельного колебательного контура, подключенного к источнику тока J с большим внутренним сопротивлением (рисунок 3.4а, 3.4б).
Рисунок 3.4а
2.2. Установить следующие номиналы элементов:
R=20 Ом, L=2 мГн, C=50+Nx5 нФ.
где N – номер варианта (последняя цифра пароля)
Установить ток источника тока J=10 мА.
2.3. Снять частотную характеристику напряжения UК(f) = Uвых(f) ненагруженного (RН отключено) параллельного контура в диапазоне частот, включающем в себя резонансную частоту f0.
2.4. Снять частотную характеристику UК(f) = Uвых(f) нагруженного параллельного контура. Для этого подключить параллельно к выходу контура (рисунок 3.4а) сопротивление нагрузки Rн. Установить на нем значение сопротивления 1 кОм.

Работы сдана в мае 2017. Без замечаний. Преподаватель Крук Борис Иванович