Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Transkrypt

1 Katedra lektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Laboratorium Teorii Obwodów Przedmiot: lektrotechnika teoretyczna Numer ćwiczenia: 1 Temat: Liniowe obwody prądu stałego, prawo Ohma i prawa Kirchhoffa I. Wprowadzenie Celem ćwiczenia jest praktyczna ilustracja słuszności prawa Ohma, własności połączeń szeregowo-równoległych, I i II prawa Kirchhoffa oraz własności przekształcenia układu z opornikami połączonymi w trójkąt-gwiazda II. Przebieg ćwiczenia Celem ćwiczenia jest praktyczna ilustracja słuszności prawa Ohma, własności połączeń szeregowo-równoległych, I i II prawa Kirchhoffa oraz własności przekształcenia układu z opornikami połączonymi w trójkąt-gwiazda Zadanie I. Rezystancja zastępcza szeregowo połączonych rezystorów 1. Połączyć układ jak na Rys.1. R 1 R 2 R V Rysunek 1. Szeregowe połączenie rezystorów 2. Pomiary przeprowadzić dla następujących wartości rezystancji: a. R 1 = 2,2kΩ, R 2 = 2,2kΩ, R = 2,2kΩ; b. R 1 = 5kΩ, R 2 = 2,2kΩ, R = 0; c. R 1 = 5kΩ, R 2 = 100Ω R = 0;. Zmierzyć omomierzem poszczególne wartości rezystorów R 1, R 2, R. 4. Obliczyć rezystancję zastępczą szeregowego połączenia oporników R zastępcze. 5. Zmierzyć napięcie oraz natężenie prądu przy napięciu zasilania = V.. Wyznaczyć rezystancję układu R pomiaru korzystając z prawa Ohma i wyników pomiarów. 7. Porównać wartości uzyskane w p.4 z wartościami wyznaczonymi w p..

2 Zadanie II. Rezystancja zastępcza równolegle połączonych rezystorów 1. Połączyć układ jak na Rys. 2. V R 1 R 2 R Rysunek 2. Równoległe połączenie rezystorów 2. Pomiary przeprowadzić dla następujących wartości rezystancji: a) R 1 = 2,2kΩ; R 2 = 2,2kΩ; R = ; b) R 1 = 1kΩ; R 2 = 10kΩ; R = ; c) R 1 = 5kΩ; R 2 = kω; R = ; d) R 1 = 2,2kΩ; R 2 = 2,2kΩ R = 2,2kΩ; e) R 1 = 2,2kΩ; R 2 = 5kΩ; R = 4kΩ; by ustawić R = należy odłączyć przewody od dekady.. Zmierzyć omomierzem poszczególne wartości rezystorów R 1, R 2, R. 4. Obliczyć rezystancję zastępczą równoległego połączenia oporników R zastępcze. 5. Zmierzyć pobierany prąd przy napięciach zasilania = V oraz = V.. Wyznaczyć rezystancję układu R pomiaru korzystając z prawa Ohma i wyników pomiarów. 7. Porównać wartości uzyskane w p.4 z wartościami wyznaczonymi w p.. Zadanie III. Pomiar rezystancji za pomocą mostka Wheatstone a 1. Połączyć układ jak na Rys., R Ω V C R 2 B 100 Ω D Rysunek. Mostek Wheatstone a 2. Obliczyć rezystancję R 1 dla R 2 = 100 Ω oraz R 2 = 150 Ω dla równowagi mostka.. Obliczoną wartość R 1 nastawić na oporniku dekadowym i tak regulować opornikiem R 2 aby doprowadzić do stanu równowagi mostka przy napięciu zasilania = 5V. 4. Ustawioną wartość R 2 zapisać w tabeli.

3 Zadanie IV. Sprawdzenie I prawa Kirchhoffa 1. Połączyć układ jak na Rys. 4. R 1 R 2 R Rysunek 4. Równoległe połączenie rezystorów 2. Zmierzyć prąd zasilania oraz prądy w poszczególnych gałęziach (włączając amperomierz szeregowo z rezystorem R 1, R 2, R ) przy napięciu zasilania = V dla: a) R 1 = R 2 = R = 2,2 kω; b) R 1 = 1 kω, R 2 = 2,2 kω, R = kω;. Sprawdzić, czy spełnione jest I prawo Kirchhoffa. Zadanie V. Sprawdzenie II prawa Kirchhoffa 1. Połączyć układ jak na Rys. 5. R 1 R 2 R V Rysunek 5. Szeregowe połączenie rezystorów 2. Zmierzyć napięcie zasilania oraz napięcia na poszczególnych opornikach (włączając woltomierz równolegle z rezystorem R 1, R 2, R ) przy napięciu zasilania = V dla: a. R 1 = R 2 = R = 2,2 kω; b. R 1 = 1 kω, R 2 = 2,2 kω, R = kω;. Sprawdzić, czy spełnione jest II prawo Kirchhoffa.

4 Zadanie VI. Przekształcenie układu z opornikami połączonymi w trójkąt na równoważny układ z opornikami połączonymi w gwiazdę 1. Połączyć układ jak na Rys. (zewrzeć zaciski wszystkich źródeł). I +5V 2,2kΩ I 2 +15V 2 2,2kΩ 2,2kΩ I 1 +12V 1 0 Rysunek. Połączenie elementów w trójkąt 2. Zmierzyć natężenia prądów I 1, I 2, I.. Zmierzyć napięcie między punktami 1-2, 2-, Przekształcić trójkąt w równoważną gwiazdę, narysować układ połączeń oraz zmierzyć odpowiednie prądy i napięcia (jak w p.2 i w p.). III. Uwagi do sprawozdania Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy wykonać sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia. W sprawozdaniu należy zawrzeć: 1. Cel i metodykę ćwiczenia. 2. Schematy układów pomiarowych wraz z dokładnym opisem elementów układu i parametrami urządzeń pomiarowych.. Przedstawić wyniki pomiarowe w tabelach. 4. Przeprowadzić analizę analityczną układów pomiarowych, a następnie porównać wyniki obliczeń z wynikami uzyskanymi podczas pomiarów. 5. Sformułować i przedstawić wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia. IV. Zagadnienia teoretyczne 1. Omówić przebieg ćwiczenia: i. cel ćwiczenia, ii. układ pomiarowy, iii. jakie wielkości mierzymy i w jakim celu (zapoznać się z tabelami pomiarowymi). 2. W jaki sposób mierzy się prąd i napięcie - jak podłącza się przyrządy pomiarowe - pokazać na przykładzie.. Prawo Ohma, szeregowo-równoległe połączenie oporników, I i II prawo Kirchhoffa, mostek Wheatstone'a, przekształcenie układu z opornikami połączonymi w trójkąt gwiazda oraz gwiazda-trójkąt. 4. Zadania dotyczące liniowych obwodów prądu stałego

5 V. Literatura [1] Stanisław Bolkowski, "Teoria obwodów elektrycznych", WNT, rozdziały i 5.1 [2] Wojciech Lipiński (pod red.), "Zbiór zadań z elektrotechniki teoretycznej", PS 1979, cz. I., str. 5-9 [] Zofia Cichowska, Marian Pasko, Zadania z elektrotechniki teoretycznej, PWN 1985, rozdział 2 [4] M. Krakowski, "lektrotechnika teoretyczna, Tom 1.", PWN 1980, rozdział 2.1, 2., 2.7, 2.1 [5] Ryszard Sikora, "lektrotechnika teoretyczna", PS 1979, tom I, rozdział

6 Tabela 1. Tabela pomiarowa dla szeregowego połączenia rezystorów I R 1 R 2 R R zastępcze R pomiaru Tabela 2. Tabela pomiarowa dla równoległego połączenia rezystorów I R 1 R 2 R R zastępcze R pomiaru Tabela. Tabela pomiarowa dla mostka Wheatstone a R Tabela 4. Tabela pomiarowa dla I prawa Kirchhoffa R 1obliczone R 2pomiaru 1 2 I pomiaru I R1 I R2 I R I obliczone

7 Tabela 5. Tabela pomiarowa dla II prawa Kirchhoffa 1 2 U pomiaru U R1 U R2 U R U obliczone Tabela. Tabela pomiarowa dla połączenia trójkąt-gwiazda 1 U 12 Połączenie w trójkąt U 2 U 1 I 1 I 2 I U 12 Połączenie w gwiazdę U 2 U 1 I 1 I 2 I