1. Введение
Цель работы – исследование распределения токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения пассивных элементов.
2. теория
2.1.
Последовательное соединение
Последовательным называется соединение, когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.
Рис. 2.1. Последовательное соединение
Для последовательного соединения характерным является общий ток.
Эквивалентное сопротивление:
Напряжение на отдельных элементах распределяется пропорционально величинам их сопротивлений:
Суммарная мощность приемников:
2.2. Параллельное
соединение
Параллельным называется такое соединение, при котором соединяются вместе начала приемников и, соответственно, их концы. Напряжение подается на начало и концы.
Рис. 2.2. Параллельное соединение
При параллельном соединении элементы находятся под одним и тем же напряжением – напряжением питающей сети.
Эквивалентное соединение определяется из выражения:
или
,
где 
-
проводимость элемента.
Токи в ветвях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов:
,
,
2.3. Смешанное
соединение
Смешанным называется такое соединение, при котором имеют место и последовательное, и параллельное соединение элементов.
Рис. 2.3. Смешанное соединение элементов
Для схемы 2.3 справедливы отношения:
,
;
;
,
,
;
3. Оборудование
3.1. Активные
клавиши
Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:
W, S, A, D – для перемещения в пространстве;
F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);
Ctrl – присесть;
F10 – выход из программы.
Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры
Рис. 3.2. Функции манипулятора
Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.
Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).
Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).
Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.
3.2. Оборудование
для лабораторной работы
Рис. 3.3. Стенд лабораторный
Рис. 3.4. Одно из регулируемых сопротивлений
Рис. 3.5. Горизонтальная панель
1 – кнопка магнитного пускателя стенда; 2 – кнопка подачи постоянного напряжения одного из источников питания; 3 – регулятор одного из источников питания (ЛАТР)
4. Порядок
выполнения работы
Смысл лабораторной работы заключается в проверке закона Ома для последовательного, параллельного и смешанного соединения сопротивлений.
4.1. Стартовое
положение
В лаборатории находится стенд для проведения испытания, состоящий из вертикальной и горизонтальной панели.
Вертикальная панель содержит элементы схем и разделена на 3 зоны, по количеству проводимых опытов (последовательное, параллельное и смешанное). Линиями синего и красного цвета изображены провода составляющие схему.
На схемах присутствуют элементы управления – регулируемого сопротивления Возле каждого из них есть подпись – 150 Ом. Изменение сопротивления происходит за один оборот (3600) - от 0 до 150 Ом.
На горизонтальной панели есть 3 источника питания (от 0 до 220 В) постоянного тока, регулировка напряжения осуществляется при помощи поворотного регулятора (ЛАТР). Чтобы включить источник питания в работу необходимо:
· включить сеть стенда;
· включить кнопку под лампочкой соответствующего источника питания (рис. 3.5 - 2).
4.2.
Последовательное соединение. Опыт №1
На стенде собрана цепь по схеме 4.1.
Рис. 4.1. Схема проведения опыта №1
1. Включите стенд. Рукоятку ЛАТРа установите в крайнее
левое положение, при котором 
В.
2. Нажмите на кнопку подачи постоянного напряжения соответствующего источника питания.
3. Поворачивая рукоятку ЛАТРа по часовой стрелке,
установите напряжение 
В.
Потенциометр 
полностью
введен.
4. Снимите показания приборов и занесите в таблицу 4.1.
5. При том же напряжении источника питания уменьшите
сопротивление потенциометра примерно
вполовину и снова снимите показания всех приборов.
6. Произведите расчет всех параметров, указанных в таблице 4.1.
Таблица 4.1
|
Измерено |
Вычислено |
||||||||
|
В |
В |
В |
А |
Ом |
Ом |
Ом |
Вт |
Вт |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3. Параллельное
соединение. Опыт №2
На стенде собрана цепь по схеме рис. 4.2.
Рис. 4.2. Схема проведения опыта №2
1. Рукоятку соответствующего параллельному соединению
ЛАТРа установите в нулевое положение, потенциометр 
полностью
введен.
2. Нажмите на кнопку подачи постоянного напряжения соответствующего источника питания.
3. Установите напряжение В
и снимите показания всех приборов.
4. Данные занесите в таблицу 4.2.
Примечание: 
;
.
Таблица 4.2
|
Измерено |
Вычислено |
||||||||
|
В |
А |
А |
А |
Ом |
Ом |
Ом |
Вт |
Вт |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Не меняя напряжение источника питания В,
нужно полностью вывести потенциометр .
Результаты всех приборов занесите таблицу 4.2.
6. Рассчитайте величины, входящие в таблицу 4.2.
4.4. Смешанное
соединение. Опыт №3
На стенде собрана цепь по схеме рис. 4.3.
Рис. 4.3. Схема проведения опыта №3
1. Рукоятку соответствующего параллельному соединению
ЛАТРа установите в нулевое положение, потенциометр 
введен.
2. Включите питание, установите ЛАТРом напряжение 
В
и снимите показания всех приборов.
3. Данные занесите в таблицу 4.3.
Таблица 4.3
|
Измерено |
Вычислено |
|||||||||||
|
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Ом |
Ом |
Ом |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. При том же напряжении источника питания В
нужно вывести частично потенциометр .
5. Снимите показания приборов и данные занесите в таблицу 4.3.
5. ОТЧЕТ
Отчет должен содержать:
1. ФИО исполнителя, группа.
2. Оборудование, схемы.
3. Ход действий, результаты вычислений. Заполненные таблицы 4.1, 4.2, 4.3.
4. Выводы.
6. Контрольные
вопросы
1. Формулировка законов Кирхгофа.
2. Как изменится ток 
(рис.
4.3), если параллельно резисторам и
включить
еще один резистор?
3. Как распределяются токи в приемниках, соединенных параллельно?
7. Литература
1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника / Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. – М.:Высшая школа, 1985.
2. Лабораторные работы по общей электротехнике / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1977.
3. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1987.
4. Электротехника / под ред. В.Г. Герасимова. – М.:Высшая школа, 1985.
8. Авторы
Лабораторная работа «Последовательное, параллельное и смешанное соединение пассивных элементов на постоянном токе» по дисциплине «Электротехника» для студентов неэлектротехнических специальностей
Методическое обеспечение: Ревякин С.В.
Редактор: Яковлев О.В.
3D-графика: Елесин А.С.
Script-программирование: Каздыкпаева А.Ж.