Контрольная работа : Законы Кирхгофа, принцип наложения и эквивалентного источника энергии. Работа в среде MicroCAP 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Контрольная работа >> Коммуникации и связь


Законы Кирхгофа, принцип наложения и эквивалентного источника энергии. Работа в среде MicroCAP






Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Средства связи и информационная безопасность»

Лабораторная работа по дисциплине «Основы теории цепей»

Тема: Законы Кирхгофа, принцип наложения и эквивалентного источника энергии.

Работа в среде MicroCAP

Омск 2009 г.

  1. Первый закон Кирхгофа

Построим электрическую схему согласно рисунку

Е1 – 5 вольт

Е2 – 9 вольт

R1 – 3 кОма

R2 – 5 кОма

R3 – 10 кОма

R4 – 1 кОма

R5 – 0,8 кОма

R6 – 7 кОма

f – потенциал = 0

Проанализируем токи протекающие на сопротивлениях подходящие к точке « а »

Выберем Analysis (Alt+A) -> DC… или просто нажав - (Alt+3)

! Не забудьте включить Auto Scale Range !

Далее нажмите на кнопке Run

На появившемся графике посмотрим значение в точке «5в» т.к. в значении Range мы оставили значение по умолчанию, нам показывается диапазон до 10в. любым удобным способом (можно просто подвести курсор мышки к значению 5в., но более точно и удобно будет если выбрать Go to X и в вести значение 5 т.к. в нашем случае по значению «Х» откладывается напряжение.

Повторим замеры и снимем значение токов для сопротивлений R1, R3, R4, R5

Значения даны в миллиамперах.

По первому закону Кирхгофа сумма сходящихся токов в точке « а » должна нам дать нулевой результат. Проверим это:

Что и требовалось доказать (проверить).

Формулировка первого закона Кирхгофа:

Алгебраическая сумма мгновенных значений токов, сходящихся в узле, равна нулю. Одно из направлений токов при этом (например, к узлу) считается положительным.

  1. Второй закон Кирхгофа

Формулировка второго закона Кирхгофа:

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на пассивных элементах.

Проверим это сложив все значения напряжений. Для этого снова выберем Analysis (Alt+A) -> DC…, но уже будем снимать значения напряжений во потенциалах точек a..f

В среде MicroCAP ранее при построении схемы можно просто включить «показать узлы» Node Numbers тогда на схеме покажутся все узлы, в нашем случае мне удобнее было переименовать узлы согласно схеме. Это можно сделать двойным щелчком на узле, при этом появится форма в которой номерному узлы присваиваем «имя». На примере, номерному узлу 2 по умолчанию, было присвоено имя « а ». Это гораздо облегчает при рассмотрении схемы без дополнительных перестроений.

При замерах так же можно пользоваться горячими клавишами F9 – вернуться к выбору измеряемых параметров, F3 – закрыть анализ, Alt+Tab – переход к схеме и обратно к графику и другими стандартными комбинациями, что облегчает работу. (Более подробно можно всё прочитать в помощи F1 – словарь Вам в помощь)

Получаем данные (значения в вольтах):

a

b

c

d

e

f

0.788

- 0.594

4.406

2.103

9.000

0.000

И проверим второй закон Кирхгофа по более подходящей нам формулировке:

Алгебраическая сумма напряжений (не падений напряжения!) вдоль любого замкнутого контура равна нулю.

Найдём напряжения и сложим их, направление возьмём по часовой стрелке. Тогда получим, что Ufa + Uab + Ubc + Ucd + Ude + Uef = 0

Ufa = f – a = - 0.788

Uab = a – b = 1.382

Ubc = b – c = - 5.000

Ucd = c – d = 2.303

Ude = d – e = - 6.897

Uef = e – f = 9.000

-0.788 + 1.382 + (-5) +

+ 2.303 + (-6.897) + 9 = 0

  1. Формулировка теоремы наложения

Мгновенное значение тока или напряжения в любой ветви линейной электрической цепи от нескольких источников энергии, действующих в цепи, может быть найдено алгебраическим суммированием мгновенных значений токов или напряжений, от источников энергии, взятых в отдельности.

При использовании для анализа теоремы наложения последовательно исключаются все источники энергии, кроме одного (ветви с источником тока размыкаются, а идеальные источники напряжения замыкаются перемычками).

Проверку проведу на примере I(R4).

При двух источниках в цепи, E1 и E2 ток I(R4) = 1,315 мА

При одном источнике в цепи, E1 ток I`(R4) = 0,462 мА

При одном источнике в цепи, E2 ток I``(R4) = 0,853 мА

! При замере нужно выбрать E2 и смотреть данные на уровне 9 вольт !

I`(R4) + I``(R4) = 0.462 + 0.853 = 1.315 что равно значению I(R4).

  1. Формулировка теоремы об эквивалентном источнике энергии

Для определения тока или напряжений в произвольной ветви электрической цепи оставшаяся часть может быть заменена эквивалентным источником ЭДС () с последовательным сопротивлением () или эквивалентным источником тока () с параллельным сопротивлением (). Параметры эквивалентных источников энергии определяются как:

, (4.1)

, (4.2)

, (4.3)

где индексом "", "" означают режимы холостого хода и короткого замыкания на клеммах, к которым подключена анализируемая ветвь.

Отключим ветвь с резистором R3 и замерим Uхх которое будет равно Uda или что тоже самое U(R4). ! Замер между потенциалами d-a можно выполнить указав непосредственно V(d)-V(a) ! И в итоге получаем Uхх = 1.419 в.

Подключим цепь с R3 и установив его значение = 0 Ом замерим ток, этот ток I(R3) = 1.779 мА будет током Iкз

Найдём Rвн которое будет равно Uхх/Iкз

Rвн = 1.419/1.799*10-3 = 797.6 Ом

Теперь зная напряжение холостого хода ( Uхх = 1.419 в ) и внутренне сопротивление (Rвн = 797.6 Ом) я могу найти ток который будет протекать в цепи при подключении R3 = 10 кОм. Который можно найти по формуле I = Uхх / (Rвн + R3) = 0.131 мА.

Восстановим цепь и проверим значение I(R3)

При проверке получим I(R3) = 0.131 мА. Что и требовалось доказать.

закон кирхгоф наложение эквивалентный


Вывод: На практике, с работой в программе MicroCAP, я убедился в выполнении основных законов Кирхгофа, принципа наложения и эквивалентного источника энергии, что доказывает не их неопровержимое выполнение, а выполнение их на программном уровне. Этой проверка показывает, что можно пользоваться расчётами программ и применять их на практике. Это облегчает и ускоряет проверку и разработку электрических схем.



Похожие работы:

  • Исследование работ Фарадея по электричеству

    Дипломная работа >> Физика
    ... Кирхгофа ... среду линейно поляризованное излучение всегда может быть формально представлено как суперпозиция (наложение ... законы и явления. Ознакомившись с работой ... источнику электрической энергии ... эквивалентна ... принцип относительности в числе основных принципов ...
  • Лекции по ТОЭ

    Реферат >> Физика
    ... проводящей среде, разделяющей ... источников энергии, то мощности в исходной и эквивалентной схемах одинаковы. Если в преобразуемые участки входят источники энергии ... законов Кирхгофа и принципа наложения, ... работы: включении-отключении нагрузки, источников энергии ...
  • Коллоидная химия

    Учебное пособие >> Химия
    ... окружающей средой энергией, ... закон Кирхгофа ... работы за счет охлаждения теплового источника ... работой (максимальная работа за вычетом работы расширения). Основываясь на принципе минимума свободной энергии ... законом фотохимической эквивалентности ... при наложении ...
  • Шпоры по физике

    Реферат >> Физика
    ... при наложении, называется принципом Гюйгенса-Френеля. Этот принцип можно ... выразить так : 1. при расчете световых колебаний источник можно заменить эквивалентной ... Закон Кирхгофа: отношение триках. ям свет обладает корпускуляр-лащения энергии ...
  • Электропроводность электролитов

    Реферат >> Химия
    ... КУРСОВАЯ РАБОТА НА ... с принципом смещения ... 1.2. Эквивалентная электропроводность Эквивалентная электропроводность ... температуры, вязкости среды и т. д. ... потенциальной энергии ( ... наложении электрического ... контакта согласно закону Кирхгофа сопро­тивления ... источников ...
  • Усилительные каскады переменного тока на биполярных транзисторах

    Учебное пособие >> Коммуникации и связь
    ... На основании закона Кирхгофа имеем: ... пользуются методом наложения для ... для объяснения принципа работы усилителя и ... окружающей среды, в ... энергия, и чем больше ток Iд, тем большее мощности источника ... Эквивалентная схема усилителя с эмиттерной стабилизацией Источник ...
  • Электростатика

    Реферат >> Физика
    ... вторым правилами Кирхгофа, оказывается ... в (8): (9) Принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей ... электростатики эквивалентны закону ... Рисунок) Работа по перемещению ... энергии от внешнего источника, что противоречит закону сохранения энергии ... средой ...
  • Шпаргалки по физике

    Реферат >> Физика
    ... источников тока. Правила Кирхгофа, Тепловое действие тока, Закон ... проницаемость среды. Тогда закон Кулона ... принцип ... наложении ... эквивалентную ... работы источника, а может быть только следствием энергии, накопленной в соленоиде, энергии магнитного поля. Энергия ...
  • Оптические квантовые генераторы

    Реферат >> Физика
    ... источниками мощ­ного монохроматического света. Принцип ... эквивалентно тому, что интенсивность волны генерации после про­хождения через усиливающую среду ... работы. Одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным для вывода энергии ... поле. Наложение продоль­ного ...
  • Радиолокационные установки

    Дипломная работа >> Коммуникации и связь
    ... среды. . (1.16) Если первая среда - свободное пространство (1=1), а вторая среда ... - Кирхгофа: , ... энергия ... Эквивалентное клиновидное препятствие в задаче связи с двумя препятствиями Эта модель хорошо работает ... закону. Этот закон ... наложение ... источников ... принципах работы ...