Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia było zbadanie słuszności podstawowych praw , twierdzeń i zależności w obwodach liniowych prądu stałego i porównanie otrzymanych wyników z obliczeniami analitycznymi.
Badanie właściwości układów równoważnych.
Schemat do badania właściwości układów równoważnych przedstawia rys.1.11
Zaciski |
Konfiguracja |
Nr wariantu |
1,2,3, |
trójkąt |
1 |
4,5,6 |
gwiazda |
3 |
Tabela pomiarowa.
|
i1[mA] |
i2[mA] |
i3[mA] |
|||
|
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
Przed transfiguracją |
3,5 |
3,46 |
0,2 |
0,14 |
-3,6 |
3,6 |
Po transfiguracji |
3,42 |
3,46 |
0,2 |
0,14 |
-3,6 |
3,6 |
2.Zastosowanie zasady superpozycji.
Schemat do badania zasady superpozycji przedstawia rys.1.12.
Tabela pomiarowa.
J mA |
E1 V |
E2 V |
i4 mA |
i5 mA |
i6 mA |
i7 mA |
V1 V |
|||||||
|
|
|
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
||
-2 |
- |
- |
-2 |
-2 |
-0,9 |
-1,0 |
-0,9 |
-1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
- |
3 |
- |
0 |
0 |
3,8 |
3,75 |
-3,7 |
-3,75 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
- |
- |
2 |
0 |
0 |
-2,5 |
-2,5 |
2,6 |
2,5 |
3,4 |
3,22 |
2 |
2 |
||
-2 |
3 |
2 |
-2 |
-2 |
0,4 |
0,25 |
-2,1 |
-2,25 |
3,45 |
3,22 |
2 |
2 |
3.Zastosowanie zasady wzajemności oczkowej i węzłowej.
Schemat do badania zasady wzajemności oczkowej i węzłowej przedstawia rys.1.13.
Tabela pomiarowa. Zasada wzajemności oczkowa.
E1 |
i8(22') |
i8(11') |
||
V |
MA |
mA |
||
|
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
3 |
5,8 |
5,8 |
5,8 |
5,8 |
Tabela pomiarowa. Zasada wzajemności węzłowa.
J1 |
V2(22') |
V2(11') |
||
mA |
V |
V |
||
|
Pom. |
Obl. |
Pom. |
Obl. |
10 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
0,6 |
4.Twierdzenie o kompensacji.
Schemat do badania twierdzenia o kompensacji przedstawia rys 1.14 przy czym obwód pasywny jest taki sam jak na rys1.13 i Rk=R5
Tabela pomiarowa.
|
Rk |
ik |
ΔR |
ik+Δi |
Δi |
ikΔR |
i'k |
|
Ω |
mA |
Ω |
mA |
|
V |
mA |
Pom. |
|
3,7 |
1000 |
1,2 |
|
|
-2,4 |
Obl. |
|
|
|
|
-2,5 |
3,7 |
|
Wnioski:
W pierwszym punkcie badaliśmy właściwości układów równoważnych. Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że przy odpowiedniej zamianie części układu z gwiazdy na trójkąt i na odwrót, rozpływ prądów nie ulega zmianie. Stąd wniosek, że układy te są równoważne. Różnica wartości pomierzonych prądów przed i po transfiguracji jest nie większa niż 2,3% co można uznać za techniczne potwierdzenie równoważności układów przed i po transfiguracji.
Na dokładność wyników składa się dokładność doboru oporników wchodzących w skład danej konfiguracji (np. 2005Ω zamiast obliczonej wartości 2001,8Ω) oraz dokładność pomiarów prądów (na tym samym mierniku różna jest dokładność wskazań; inna na początku i na końcu skali a inna po środku).
W punkcie drugim badaliśmy zastosowanie zasady superpozycji. Po przeprowadzeniu pomiarów możemy stwierdzić, że z dokładnością nie gorszą niż 7,1% uzyskaliśmy potwierdzenie zasady superpozycji. Wyniki pomiarów prądu i5 należy odrzucić gdyż błąd 60% spowodowany jest ewidentną pomyłką w odczycie (początek skali miernika).
W punkcie trzecim badaliśmy najpierw zasadę wzajemności oczkową, a następnie zasadę wzajemności węzłową. Widać, że zasady te sprawdzają się i stąd wniosek, że obwód badany jest liniowy i pasywny.
Na końcu badaliśmy twierdzenie o kompensacji i z pomiary wykazały, że po usunięciu źródła E1 i wstawieniu w gałąź badaną (1'3) źródła IkΔR=3,7V w gałęzi tej popłynął prąd ΔI=2,4mA, co jest potwierdzeniem zasady kompensacji z dokładnością 4%. Stąd wniosek, że twierdzenie o kompensacji także sprawdza się w praktyce.