Эксперименты 3.1. Преобразования двухполюсников

Цель

1. Исследование последовательного и параллельного соединений резисторов.

2. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух последовательно включенных источников ЭДС.

3. Проверка эквивалентной замены двухполюсника, состоящего из двух параллельно включенных источников тока.

4. Проверка эквивалентности преобразования неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС

5. Исследование делителя напряжения. Приборы и элементы

Краткие сведения из теории

1. Эквивалентное преобразование. Замена является эквивалентной, если при одинаковых токах через элементы напряжения на их зажимах также будут равны.

2. Эквивалентная замена двух последовательно включенных сопротивлений:

(3.1)

3. Замена двух параллельно включенных сопротивлений:

(3.2)

4. Замена двух последовательно включенных источников ЭДС:

(сумма алгебраическая) (3.3)

5. Замена двух параллельно включенных источников тока:

(сумма алгебраическая) (3.4)

6. Замена неидеального источника тока неидеальным источником ЭДС:

(3,5)

Формула для обратной замены:

(3.6)

где RE - резистор, включенный последовательно с источником ЭДС Е, RJ - резистор, включенный параллельно источнику тока J. 7. Формула для вычисления напряжения на одном из плеч делителя напряжения (на резисторе R1 ):

(3.7)

8. Формула для вычисления тока через одно из плеч делителя тока (через резистор R1)

(3.8)

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов одним эквивалентным. Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, относительно зажимов А и В по формуле (3.1). Откройте файл с3_001 (рис. 3.1}, Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов одним эквивалентным. Рассчитайте эквивалентное сопротивление двухполюсника, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов, относительно зажимов А и В по формуле (3.2). Откройте файл с3_002 (рис. 3.2). Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников эдс. Рассчитайте значение эквивалентной ЭДС для последовательного соединения двух источников ЭДС) относительно зажимов А и В по формуле (3.3). Откройте файл с3_003 ( рис. 3.3). Подключите мультиметр и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока. Двухполюсник состоит из двух идеальных источников тока, соединенных параллельно относительно зажимов А и В. Рассчитайте ток эквивалентного источника тока по формуле (3.4). Откройте файл с3_004 (рис. 3.4). Подключите амперметр и проверьте условие эквивалентности.

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Зная параметры неидеального источника тока относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС по формуле (3.5). Замените неидеальный источник тока в схеме рис. 3.5 относительно зажимов А и В неидеальным источником ЭДС. Откройте файл с3_005 (рис. 3.5). С помощью приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 3.5.

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока. Зная параметры неидеального источника ЭДС относительно резистора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника тока по формуле (3.6). Замените неидеальный источник ЭДС в схеме рис. 3.6 относительно зажимов А и В неидеальным источником тока. Откройте файл с3_00б (рис. 3.6). С помощью приборов определите токи и напряжения в нагрузке в обеих схемах рис. 3.6.

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения. Рассчитайте напряжения на каждом резисторе делителя напряжения по формуле (3.7). Откройте файл с3_007 (рис. 3.7). Подключите вольтметр и проверьте правильность расчета.

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока. Рассчитайте токи через каждый резистор делителя тока по формуле (3.8). Откройте файл с3_008 (рис. 3.8). Подключите амперметры последовательно с каждым резистором и проверьте правильность расчетов.

Результаты экспериментов Эксперимент 1. Замена последовательного соединения резисторов. Сопротивление R1 2 Ома Сопротивление R2 3 Ома

Эксперимент 2. Замена параллельного соединения резисторов. Сопротивление R1 2 Ома Сопротивление R2 3 Ома

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС. ЭДС Е1 12 В ЭДС Е2 -4 В

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока. Ток J1 8 А Ток 32 -14 А

Эксперимент 5. Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Ток J 6 А Внутреннее сопротивление R 5 Ом Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

Эксперимент 6. Преобразование неидеального источника ЭДС в неидеальный источник тока. ЭДС Е 15 В Внутреннее сопротивление R 5 Ом Сопротивление нагрузки RL 10 Ом

Эксперимент 7. Измерение напряжения на плече делителя напряжения. Напряжение Е 15 В Сопротивление R1 5 Ом Сопротивление R2 10 Ом

Эксперимент 8. Измерение тока через ветвь делителя тока. Ток J 6 А Сопротивление R1 5 Ом Сопротивление R2 100м