1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest analiza obwodów elektrycznych prądu stałego z wykorzystaniem symulacyjnego programu komputerowego ElektroSym.

2. Wprowadzenie teoretyczne

Obwód elektryczny to droga zamknięta, po której odbywa się przenoszenie energii elektrycznej ze źródeł do odbiorników. W skład obwodu wchodzą elementy aktywne (źródła energii) oraz elementy pasywne (bezźródłowe).

Obwód elektryczny jest zbiorem oczek, czyli połączeń gałęzi tworzących kontur zamknięty. Obwody elektryczne mogą być nierozgałęzione lub rozgałęzione, bądź liniowe lub nieliniowe.

3. Program ćwiczenia

Dla podanego przez prowadzącego schematu obwodu elektrycznego prądu stałego:

• obliczono teoretycznie rozpływ prądów,

• połączono schemat pomiarowy i odczytano wartości prądów w poszczególnych gałęziach,

• przeprowadzono symulację komputerową, korzystając z programu ElektroSym i odczytano wyniki obliczeń,

• zmierzono rzeczywisty opór rezystorów i ponownie przeprowadzono symulację komputerową.

R₁ = 80 𝛺

R₂ = 60 𝛺

R₃ = 40 𝛺

R₄ = 50 𝛺

R₅ = 70 𝛺

R₆ = 90 𝛺

E₁ = 14

4. Opracowanie wyników

4.1 Obliczenia dotyczące rozpływu prądów

I₁:

I₁ = I₃ −  I₂

I₁ = 0, 095 − 0, 054

I₁ = 0, 041 mA = 41 A

I₂:

U −  I₄R₄ − I₃R₃  −  I₂R₂ =  0

U −  I₄R₄ − I₃R₃ =   I₂R₂

$$I_{2} = \frac{U - \ I_{4}R_{4} - I_{3}R_{3}}{R_{2}}$$

$$I_{2} = \ \frac{14 - \ 9,95 - 3,8}{60}$$

I₂ = 0, 054 mA  =  54 A

I₃:

I₃ = I₄ − I₅

I₃ = 0, 139 − 0, 044

I₃ = 0, 095 mA = 95 A

I₄:

R₅ + R₆  = 70 + 90 =  160Ω

$$\frac{R_{1}R_{2}}{R_{1} + R_{2}} = \frac{4800}{140} = \ 34,3\ \Omega$$

R₁₂ + R₃ = 34, 3 + 40 = 74, 3Ω

$$\frac{R_{123}R_{56}}{R_{123} + R_{56}} = \frac{11888}{234,3} = 50,7\Omega$$

R_z4 = R₁₂₃₅₆ + R₄ = 50, 7 + 50 = 100, 7Ω

$$I_{4} = \ \frac{E_{1}}{R_{z4}} = \frac{14}{100,7} = 0,139A$$

I₅:

U −  I₄R₄ − I₅R₅  −  I₅R₆ =  0

U −  I₄R₄ =  I₅R₅  +  I₅R₆

U −  I₄R₄ = I₅ (R₅ + R₆)

$$\frac{U - \ I_{4}R_{4}}{R_{5} + R_{6}} = I_{5}\ $$

$$I_{5} = \ \frac{14 - 6,95}{160} = 0,044\ mA = 44\ A$$

4.2 Rzeczywisty opór rezystorów

R₁’ = 81,0 𝛺

R₂’ = 60,0 𝛺

R₃’ = 40,2 𝛺

R₄’ = 50,2 𝛺

R₅’ = 70,2 𝛺

R₆’ = 90,0 𝛺

4.3 Zestawienie wyników w tabeli

	I1 [mA]	I2 [mA]	I3 [mA]	I4 [mA]	I5 [mA]
Obliczenia teoretyczne	40	54,1	95	139,0	44
Wyniki pomiarów	39,6	53,2	93,0	137,5	43,9
Symulacja komputerowa	40,63	54,21	94,86	138,9	44,04
pomiar 1
pomiar 2	40,14	54,22	94,37	138,4	43,99

5. Wnioski

Doświadczenie zostało przeprowadzone z należytą dokładnością. Wyniki pomiarów mieszczą się w przedziałach otrzymanych poprzez obliczenia teoretyczne i symulację komputerową.

W przypadku symulacji komputerowej, wyniki pomiaru 1 (do którego użyto podane opory rezystorów) są bardzo zbliżone do wyników pomiaru 2, do którego użyto rzeczywiste opory rezystorów. Świadczy to o dokładności użytych rezystorów.

6. Literatura

1. Kurka K.: Laboratorium elektrotechniki dla studentów wydziałów nieelektrycznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000