Активные элементы электрических цепей

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

АКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Главным процессом в источниках электрической энергии является перенос электрических зарядов за счет действия сторонних сил неэлектрического происхождения. В зависимости от этих сил источники могут иметь различную физическую природу. В теоретической электротехнике, абстрагируясь от этого, вводят понятия об источнике ЭДС и источнике тока.

Идеальным источником ЭДС условились называть такой, в котором отсутствуют потери энергии. В силу этого напряжение на зажимах источника равно его ЭДС и не зависит от величины тока (рис.2.1).

I

Рис. 2.1. Условное графическое обозначение

идеального источника ЭДС (а) и его внешняя характеристика (б)

(Rн - сопротивление нагрузки)

обстоятельство, в схему замещения источника ЭДС вводят элемент RB (рис.2.2).

2

Напряжение на зажимах источника ЭДС теперь соответствует уравнению

где RB - внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Внешняя характеристика реального источника ЭДС в соответствии с (2.1) представляет наклонную прямую.

Идеальным источником тока называют источник электрической энергии, величина тока которого не зависит от напряжения на его зажимах, а значит, и от сопротивления цепи (рис.2.3).

а) б)

Рис.2.3. Идеальный источник тока (а)

и его внешняя характеристика (б)

Реальный источник тока может быть представлен эквивалентной моделью (схемой замещения), где параллельно идеальному источнику тока присоединен

резистивный элемент с проводимостью GB (рис.2.4).

Внешняя характеристика такого источника соответствует уравнению

3

(2.2)

источник ЭДС с параметрами Е и RB, то эквивалентный источник тока будет иметь параметры:

При обратном преобразовании:

Рис. 2.4. Реальный источник тока (а)

и его внешняя характеристика (б)

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ПАНЕЛИ

На панели собран электронный стабилизатор, в котором предусмотрены два режима работы: режим стабилизации напряжения и режим стабилизации

4

тока. Переключение режимов производят тумблером S2 на два положения. В положении “Е” свойства стабилизатора близки к свойствам идеального источника ЭДС (RB»0), а в положении “J” - к свойствам идеального

источника тока (GB»0). На лицевой стороне панели изображены

мнемонические схемы электрических цепей с источниками тока. Для моделирования реальных источников электрической энергии предусмотрено подключение внутреннего сопротивления и внутренней проводимости.

Нагрузку источников электрической энергии изменяют ступенчато с

помощью переключателей S5 и S6. При работе с источником ЭДС предусмотрен режим холостого хода, а с источником тока - режим короткого замыкания. В соответствующих точках мнемонической схемы имеются гнезда для подключения измерительных приборов - амперметра и вольтметра.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Рис. 2.5. Схема эксперимента и источником ЭДС

1.1. К гнездам мнемонической схемы источника ЭДС подключить измерительные приборы (вольтметр и амперметр). Переключатель S2 установить в положение “Е”. Предъявить схему для проверки.

1.2. Выключателем S1 включить стабилизатор.

1.3. Переключателем S3 установить режим идеального источника ЭДС (RB=0). Изменяя сопротивление нагрузки, снять внешнюю характеристику.

1.4. Снять внешние характеристики источника ЭДС для двух конечных значений внутреннего сопротивления. Результаты экспериментов по пп. 1.3 и 1.4 занести в таблицу 2.1.

1.5. По данным таблицы 2.1 построить внешние характеристики источников ЭДС.

5

1.6. Определить внутреннее сопротивление RB источника ЭДС. Результаты занести в таблицу 2.1

Рис. 2.6. Схема эксперимента с источником тока

2.1. Подключить измерительные приборы к соответствующим гнездам мнемонической схемы источника тока. Переключатель S1 установить

2.3. Переключателем S4 установить режим идеального источника тока (GВ=0). Изменяя сопротивление нагрузки от нуля (короткое замыкание) до максимального, снять внешнюю характеристику источника тока.

6

2.4. Снять внешние характеристики источника тока для двух конечных значений внутренней проводимости. Результаты, полученные при выполнении пп. 2.3 и 2.4 занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

2.5. По данным таблицы 2.2 построить внешние характеристики источников тока.

2.6. Определить GВ - проводимость источника тока. Результаты занести в таблицу 2.2.

По указанию преподавателя произвести преобразование источника ЭДС в эквивалентный источник тока или источника тока в эквивалентный источник ЭДС и построить их внешние характеристики.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

7

4. Выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ