ET-DI-1 / L03 Rzeszów, 05.03.2014

Krzysztof Madej
Marcin Koralewicz

Sprawozdanie z laboratorium Obwodów i Sygnałów nr 1.

Temat: ANALIZA PROSTYCH OBWODÓW PRĄDU STAŁEGO

1. Wyznaczanie rozpływu prądów w obwodzie.
   

1. Treść zadania.

Wyznaczyć wartości prądów płynących w gałęziach obwodu: I₁, I₂, I₃ oraz obliczyć wartości napięcia U_R3, na rezystorze R₃.

Schemat obwodu:

I₁ R₁

I₂ I₃

U R₂ R₃ U_R3

Dane:

U=10V

R₁=5Ω

R₂=10Ω

R₃=10Ω

1. Analiza komputerowa.
   
   
   

Wyniki analizy komputerowej:

**** 03/05/14 16:36:43 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

* U:\obwody i sygnay\LAB_1\lab_1_1.sch

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

* Schematics Version 9.1 - Web Update 1

* Wed Mar 05 16:36:39 2014

** Analysis setup **

.tran 0.5 10s

.OPTIONS NOPAGE

.OP

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini:

.lib "nom.lib"

.INC "lab_1_1.net"

**** INCLUDING lab_1_1.net ****

* Schematics Netlist *

V_VU $N_0001 0 10

R_R1 $N_0001 $N_0002 5

R_R2 $N_0002 0 10

R_R3 $N_0002 0 10

**** RESUMING lab_1_1.cir ****

.INC "lab_1_1.als"

**** INCLUDING lab_1_1.als ****

* Schematics Aliases *

.ALIASES

V_VU VU(+=$N_0001 -=0 )

R_R1 R1(1=$N_0001 2=$N_0002 )

R_R2 R2(1=$N_0002 2=0 )

R_R3 R3(1=$N_0002 2=0 )

.ENDALIASES

**** RESUMING lab_1_1.cir ****

.probe

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 10.0000 ($N_0002) 5.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 1.00E+01 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 10.0000 ($N_0002) 5.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 1.00E+01 WATTS

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .05

1. Rozwiązanie analityczne zadania.

I₁ R₁

I₂ I₃

U R₂ R₃ U_R3

I₁ R₁

U R_2,3 U_R2,3

$\mathbf{R}_{\mathbf{2,3}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{3}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{3}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}\mathbf{*}\mathbf{10}}{\mathbf{10 + 10}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{100}}{\mathbf{20}}\mathbf{= 5}\mathbf{\Omega}$

I

U R_1,2,3

Rz=R₁+R_2, 3=5 + 5 = 10Ω

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{10}}\mathbf{= 1}\mathbf{A}$$

U_R2, 3=I₁*Rz = 1*5 = 5V

U_R2, 3=U_R3=5V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{2,3}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{5}}{\mathbf{10}}\mathbf{= 0,5}\mathbf{A}$$

I₃=I₁−I₂=1−0, 5 = 0, 5A

1. Zestawienie wyników.

Wielkość	Wynik analizy	Wynik obliczeń
I1 [A]	1	1
I2 [A]	0,5	0,5
I3 [A]	0,5	0,5
UR3 [V]	5	5

1. Wyznaczanie rozpływu prądów w obwodzie.
   
   

1. Treść zadania.

Wyznaczyć:

-wartości prądów: I₂, I₄ oraz napięcia U_R1 i U_R3.

-moc czynną wydzielaną na rezystorze R₂

-moc oddawaną przez źródło U.

Schemat obwodu:

R₁ R₃

U_R1 U_R3 I₄

U R₂ R₄

I₂

Dane:

U=20V

R₁=8Ω

R₂=6Ω

R₃=4Ω

R₄=8Ω

1. Analiza komputerowa.

Wyniki analizy komputerowej:

**** 03/05/14 16:47:00 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

* U:\obwody i sygnay\LAB_1\lab_1_2.sch

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

* Schematics Version 9.1 - Web Update 1

* Wed Mar 05 16:46:14 2014

** Analysis setup **

.tran 0.5 10s

.OPTIONS NOPAGE

.OP

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini:

.lib "nom.lib"

.INC "lab_1_2.net"

**** INCLUDING lab_1_2.net ****

* Schematics Netlist *

V_VU $N_0001 0 20

R_R1 $N_0001 $N_0002 8

R_R2 0 $N_0002 6

R_R4 0 $N_0003 8

R_R3 $N_0002 $N_0003 4

**** RESUMING lab_1_2.cir ****

.INC "lab_1_2.als"

**** INCLUDING lab_1_2.als ****

* Schematics Aliases *

.ALIASES

V_VU VU(+=$N_0001 -=0 )

R_R1 R1(1=$N_0001 2=$N_0002 )

R_R2 R2(1=0 2=$N_0002 )

R_R4 R4(1=0 2=$N_0003 )

R_R3 R3(1=$N_0002 2=$N_0003 )

.ENDALIASES

**** RESUMING lab_1_2.cir ****

.probe

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 20.0000 ($N_0002) 6.6667

($N_0003) 4.4444

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.667E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 3.33E+01 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 20.0000 ($N_0002) 6.6667

($N_0003) 4.4444

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.667E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 3.33E+01 WATTS

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .05

1. Rozwiązanie analityczne zadania.

R₁ R₃

U_R1 U_R3 I₄

U R₂ R₄

I₂

R_3,4=R₃+R₄=4+8=12Ω

R₁

U_R1 I₄

U R₂ R_3,4

I₂

$$\mathbf{R}_{\mathbf{2}\mathbf{,}\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{4}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{4}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{4}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{72}}{\mathbf{18}}\mathbf{=}\mathbf{4}\mathbf{\Omega}$$

R₁

U_R1

U R_2,3,4 U_R2,3,4

I

Rz=R₁+R_2,3,4=8+4=12Ω

U Rz

I

$\mathbf{I}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{20}}{\mathbf{12}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{667A}$

U_R1=R₁*I=8 * 1,667=13,336V

U_R2,3,4=R_2,3,4*I=4 * 1,667=6,668V 

U₂=U_2,3=6,668V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}\mathbf{,}\mathbf{668}}{\mathbf{6}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{111A}$$

$$\mathbf{I}_{\mathbf{4}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{3,4}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{3,4}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6,668}}{\mathbf{12}}\mathbf{= 0,556A}$$

U_R3=I₄*R₃=0, 556*4 = 2, 224V

P=U*I

Moc wydzielana na rezystorze R_2:

P_R2=U₂*I₂=6, 668*1, 111 = 7, 408W

Moc oddana przez źródło U:

P_U=U*I₁=20*1, 667 = 33, 34W

1. Zestawienie wyników.

Wielkości	Wynik analizy	Wynik obliczeń
I2 [A]	1,111	1,111
I4[A]	0,555	0,556
UR1[V]	13,333	13,336
UR3[V]	2,222	2,224
PR2[W]		7,408
PU[W]	33,3	33,34

1. Analiza obwody przy zmieniających się parametrach jednego z elementów.
   

1. Treść zadania.

Wyznaczyć:

-wartość napięcia zasilania U, tak aby wartość prądu I₂ wynosiła I₂=1A.

-wartość prądu I₂ w zależności od zmieniających się wartości napięcia zasilającego U w zakresie od 0 do 10V z krokiem zmian 1V. Wyniki zestawić w tabeli.

Schemat obwodu

R₁ R₃

I₂

U R₂ R₄

Dane:

U=10V

R₁=2Ω

R₂=6Ω

R₃=2Ω

R₄=10Ω

1. Analiza komputerowa.

Wyniki analizy komputerowej.

**** 03/05/14 16:53:26 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

* U:\obwody i sygnay\LAB_1\lab_1_3.sch

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

* Schematics Version 9.1 - Web Update 1

* Wed Mar 05 16:53:26 2014

** Analysis setup **

.DC LIN V_VU 0 10 1

.tran 0.5 10s

.OPTIONS NOPAGE

.OP

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini:

.lib "nom.lib"

.INC "lab_1_3.net"

**** INCLUDING lab_1_3.net ****

* Schematics Netlist *

V_VU $N_0001 0 10

R_R1 $N_0001 $N_0002 2

R_R3 $N_0002 $N_0003 2

R_R4 $N_0003 0 10

R_R2 $N_0002 0 6

**** RESUMING lab_1_3.cir ****

.INC "lab_1_3.als"

**** INCLUDING lab_1_3.als ****

* Schematics Aliases *

.ALIASES

V_VU VU(+=$N_0001 -=0 )

R_R1 R1(1=$N_0001 2=$N_0002 )

R_R3 R3(1=$N_0002 2=$N_0003 )

R_R4 R4(1=$N_0003 2=0 )

R_R2 R2(1=$N_0002 2=0 )

.ENDALIASES

**** RESUMING lab_1_3.cir ****

.probe

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 10.0000 ($N_0002) 6.6667

($N_0003) 5.5556

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.667E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 1.67E+01 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 10.0000 ($N_0002) 6.6667

($N_0003) 5.5556

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VU -1.667E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 1.67E+01 WATTS

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .06

1. Rozwiązanie analityczne zadania.

R₁ R₃

I₂

U R₂ R₄

R₁

I₂

U R₂ R_3,4

R_3, 4=R₃+R₄=2 + =12Ω

R₁

I₂

U U_2,3,4 R_2,3,4

$$\mathbf{R}_{\mathbf{2,3,4}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{3,4}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{3,4}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}\mathbf{*}\mathbf{12}}{\mathbf{6 + 12}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{72}}{\mathbf{18}}\mathbf{= 4}\mathbf{\mathrm{\Omega}}$$

I

U Rz

Rz=R₁+R_2, 3, 4=2 + 4 = 6Ω

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,667A}$$

U_2, 3, 4=I₁*R_2, 3, 4=1, 667*4 = 6, 668V

U_2, 3, 4=U₂=U_3, 4

U₁=U−U_2, 3, 4=10−6, 668 = 3, 332V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6,668}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,111}\mathbf{A}$$

Wartość napięcia zasilania U dla prądu I₂=1A.

U₂=I₂*R₂=1*6=6V

U₂=U_3, 4

$$\mathbf{I}_{\mathbf{3,4}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{3,4}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{3,4}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}}{\mathbf{12}}\mathbf{= 0,5}\mathbf{A}$$

U=I * Rz=1, 5*6 = 9V

Wartości prądu I2 w zależności od zmieniających się wartości napięcia zasilającego U.

U=1V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,167}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*0, 167 = 0, 334V

U_R2=U−U_R1=1−0, 334 = 0, 666V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0,666}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,111A}$$

U=2V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,333}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*0, 333 = 0, 667V

U_R2=U−U_R1=2−0, 667 = 1, 333V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1,333}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,222A}$$

U=3V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{3}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,5}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*0, 5 = 1V

U_R2=U−U_R1=3−1 = 2V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,333A}$$

U=4V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,667}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*0, 667 = 1, 333V

U_R2=U−U_R1=4−1, 333 = 2, 667V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{2,667}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,444A}$$

U=5V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{5}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,833}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*0, 833 = 1, 667V

U_R2=U−U_R1=5−1, 667 = 3, 333V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{3,333}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,555A}$$

U=6V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*1 = 2V

U_R2=U−U_R1=6−2 = 4V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,666A}$$

U=7V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{7}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,166}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*1, 167 = 2, 333V

U_R2=U−U_R1=7−2, 333 = 5, 333V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4,667}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,777A}$$

U=8V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,333}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*1, 333 = 2, 667V

U_R2=U−U_R1=8−2, 667 = 5, 333V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{5,333}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 0,889A}$$

U=9V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{9}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,5}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*1, 5 = 3V

U_R2=U−U_R1=9−3 = 6V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1A}$$

U=10V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}}{\mathbf{R}_{\mathbf{7}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{10}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,667}\mathbf{A}$$

U_R1=R₁*I₁=2*1, 667 = 3, 334V

U_R2=U−U_R1=10−3, 334=6, 666V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{R2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6,666}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,111A}$$

1. Zestawienie wyników.

Wielkość	Wyniki analizy	Wyniki obliczeń
I2 [A] przy U=0V	0	0
I2 [A] przy U=1V	0,111	0,111
I2 [A] przy U=2V	0,222	0,222
I2 [A] przy U=3V	0,333	0,333
I2 [A] przy U=4V	0,444	0,444
I2 [A] przy U=5V	0,555	0,555
I2 [A] przy U=6V	0,666	0,666
I2 [A] przy U=7V	0,777	0,777
I2 [A] przy U=8V	0,888	0,889
I2 [A] przy U=9V	1	1
I2 [A] przy U=10V	1,111	1,111

1. Przygotowanie i analiza obwodu prądu stałego.
   

1. Treść zadania.
   Obliczyć:
   -wartość I₁, I₂, I₃ oraz U_R2.
   -moc oddaną przez źródła E₁ oraz E₃.

Schemat obwodu

I₁ R₁ R₃ I­­₃

I₂

E₁ R₂ U_R2 E₃

Dane:

E₁=20V

E₃=6V

R₁=4Ω

R₂=4Ω

R₃=2Ω

1. Analiza komputerowa.

Wyniki analizy komputerowej.

**** 03/05/14 17:39:18 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************

* U:\obwody i sygnay\LAB_1\lab_1_4.sch

**** CIRCUIT DESCRIPTION

******************************************************************************

* Schematics Version 9.1 - Web Update 1

* Wed Mar 05 17:39:15 2014

** Analysis setup **

.tran 0.5 10

.OPTIONS NOPAGE

.OP

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini:

.lib "nom.lib"

.INC "lab_1_4.net"

**** INCLUDING lab_1_4.net ****

* Schematics Netlist *

R_R1 $N_0002 $N_0001 4

R_R3 $N_0001 $N_0003 2

V_VE1 $N_0002 0 20

V_VE3 $N_0003 0 6

R_R2 0 $N_0001 4

**** RESUMING lab_1_4.cir ****

.INC "lab_1_4.als"

**** INCLUDING lab_1_4.als ****

* Schematics Aliases *

.ALIASES

R_R1 R1(1=$N_0002 2=$N_0001 )

R_R3 R3(1=$N_0001 2=$N_0003 )

V_VE1 VE1(+=$N_0002 -=0 )

V_VE3 VE3(+=$N_0003 -=0 )

R_R2 R2(1=0 2=$N_0001 )

.ENDALIASES

**** RESUMING lab_1_4.cir ****

.probe

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 8.0000 ($N_0002) 20.0000

($N_0003) 6.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VE1 -3.000E+00

V_VE3 1.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 5.40E+01 WATTS

**** OPERATING POINT INFORMATION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

($N_0001) 8.0000 ($N_0002) 20.0000

($N_0003) 6.0000

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_VE1 -3.000E+00

V_VE3 1.000E+00

TOTAL POWER DISSIPATION 5.40E+01 WATTS

JOB CONCLUDED

TOTAL JOB TIME .06

1. Rozwiązanie analityczne zadania.

I₁ R₁ R₃ I­­₃

I₂

E₁ R₂ U_R2 E₃

Obwód 1

I₁ R₁ R₃ I­­₃

I₂

E₁ R₂ U_R2

$$\mathbf{R}_{\mathbf{2,3}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{3}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{3}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4}\mathbf{*}\mathbf{2}}{\mathbf{4 + 2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8}}{\mathbf{6}}\mathbf{= 1,333}\mathbf{\mathrm{\Omega}}$$

I₁ R₁

E₁ R_2,3 U_R2,3

Rz=R₁+R_2,3=4+1,333=5,333Ω
I

E₁ Rz

$$\mathbf{I}_{\mathbf{1}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{E}_{\mathbf{1}}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{20}}{\mathbf{5,333}}\mathbf{= 3,75}\mathbf{A}$$

U_2, 3=I₁*R_2, 3=3, 75*1, 333 = 4, 999V

U₂=U_2, 3

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{2,3}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4,999}}{\mathbf{4}}\mathbf{= 1,25}\mathbf{A}$$

I₃=I₁−I₂=3, 75−1, 25 = 2, 5A

Obwód 2

I₁ R₁ R₃ I­­₃

I₂

R₂ U_R2 E₃

R₃ I­­₃

R­_1,2 U_R1,2 E₃

$$\mathbf{R}_{\mathbf{1,2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{*}\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{1}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{4}\mathbf{*}\mathbf{4}}{\mathbf{4 + 4}}\mathbf{= 2}\mathbf{\mathrm{\Omega}}$$

I

R­z E₃

Rz=R_1, 2+R₃=2 + 2 = 4Ω

$$\mathbf{I}_{\mathbf{3}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{E}_{\mathbf{3}}}{\mathbf{\text{Rz}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{6}}{\mathbf{4}}\mathbf{= 1,5}\mathbf{A}$$

U_1, 2=I₃*R_1, 2=1, 5*2 = 3V

$$\mathbf{I}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{U}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{R}_{\mathbf{2}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{3}}{\mathbf{4}}\mathbf{= 0,75}\mathbf{A}$$

I₁=I₃−I₂=1, 5−0, 75 = 0, 75A

	I1 [A]	I2 [A]	I3 [A]
Obwód 1	3,75	1,25	2,5
Obwód 2	0,75	0,75	1,5
Suma	3	2	1

U_R2=R₂*I₂=4*2 = 8V

Moc oddawana przez źródła E₁ oraz E₂:

P_E1=E₁*I₁=20*3 = 60W

P_E3=E₃*I₃=6*1 = 6W

1. Zestawienie wyników.
   

Wielkość	Wyniki analizy	Wyniki obliczeń
I1[A]	3	3
I2 [A]	2	2
I3 [A]	1	1
UR2 [V]	8	8
PE1[W]		60
PE3[W]		6

Wnioski

W pierwszym badanym obwodzie możemy zauważyć że prądy I₂ oraz I₃ posiadają taką samą wartość, co skutkuje tym że przebiegi obu prądów nakładają się na siebie na wykresie utrudniając czytelność wykresu.
W drugim obwodzie moc czynną wyznaczyłem ze wzoru P = U * I * cosφ. Ponieważ kąt przesunięcia fazowego φ = 0^o więc cos0 = 1, więc wzór przedstawia się następująco: P = U * I.

W trzecim obwodzie po dokonaniu obliczeń, możemy zauważyć że wraz ze wzrostem napięcia wzrasta wartość prądu na badanym elemencie.

W zestawieniu wyników w czwartym obwodzie brakuje danych o wartościach mocy w kolumnie z wynikami analizy komputerowej, wynika to z tego iż w posiadanych przeze mnie materiałach nie znalazłem danych tego typu.

Zaletami analizy komputerowej są m.in. szybkość i dokładność otrzymywanych wyników, oraz możliwość bez problemowej zmiany wartości elementów i ponownej analizy obwodu. Przydatność symulatora wzrasta wraz ze wzrostem złożoności układu, gdyż przeliczanie wartości skomplikowanych układów przez człowieka jest bardzo czasochłonne i może wiązać się z zakradnięciem się jakiegoś błędu, co mogło by doprowadzić do niepoprawnej pracy układu lub jego zniszczeniem.