Sprawko M.W.doc

1.      Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne sprawdzenie podstawowych praw elektrotechniki w obwodach liniowych prądu stałego, takich jak zasada superpozycji, wzajemności, proporcjonalności.

2.      Wiadomości teoretyczne

Zasada superpozycji: Odpowiedź układu fizycznego, obwodu elektrycznego lub jego gałęzi na kilka wymuszeń działających jednocześnie równa się sumie odpowiedzi na każde z wymuszeń występujących z osobna. Jeśli w obwodzie występuje kilka wymuszeń, to należy każdorazowo wyeliminować działanie wszystkich źródeł z wyjątkiem jednego, pamiętając o pozostawieniu rezystancji wewnętrznych w przypadku źródeł rzeczywistych napięcia, zwarcia dla źródeł idealnych napięcia i przerwy dla źródła prądu. Zasadę można zilustrować na podstawie poniższego schematu:

Wymuszeniami w tym obwodzie są siły elektromotoryczne E1, E2. Wymuszenia te działają jednocześnie i wywołują odpowiedzi w postaci prądów I1, I2, I3. Eliminując każdorazowo jedno wymuszenie, otrzymano dwa obwody przedstawione poniżej. W każdym z obwodów występuje tylko jedno wymuszenie. Pod wpływem tych wymuszeń płyną odpowiednie prądy I’1, I’2, I’3. Zgodnie z zasadą superpozycji prądy I1, I2, I3 są równe:

I1 = I’1 – I”1

I2 = I’2 – I”2

I3 = I’3 + I”3

Metodę superpozycji stosuje się w obliczeniach prądów i spadków napięć w liniowych obwodach elektrycznych. Spełnienie tej zasady przez dany obwód uważa się za kryterium jego liniowości.

Z zasady superpozycji wynika zasada proporcjonalności. Zasadę tę można przedstawić w następujący sposób: jeśli źródło napięcia (prądu) znajduje się w dowolnej i-tej gałęzi liniowego obwodu elektrycznego wywołuje przepływ prądu Ik w gałęzi k-tej (napięcie Uk między dowolnymi punktami) tego obwodu, to p-krotne zwiększenie (zmniejszenie) wymuszenia spowoduje p-krotny wzrost (zmniejszenie) odpowiedzi.

Zasada wzajemności oczkowej dotyczy obwodów liniowych rozgałęzionych, zawierających jedynie jedno źródło napięciowe. Zasadę tę można sformułować: jeśli źródło napięcia znajduje się w n-tej gałęzi liniowego pasywnego obwodu elektrycznego powoduje przepływ prądu Ik w k-tej gałęzi, to przeniesienie tego źródła do gałęzi k-tej spowoduje przepływ prądu w gałęzi n-tej. Analogiczna zasada obowiązuje, gdy wymuszeniem będzie prąd, odpowiedzią natomiast różnica potencjałów (zasada wzajemności węzłowej)

3.      Przebieg ćwiczenia

·         Zasada superpozycji

1.      Schemat połączeń

Dane:

E0 = 9V

ZR4 = (E=6, Rw=40Ω)

I5 = 100mA

R0 = 100Ω

R1 = 60Ω

R2 = 20Ω

R3 = R4 = 40Ω

R5 = 10Ω

R6 = 80Ω

2.      Przebieg pomiarów.

Połączyć układ przedstawiony na schemacie. Dokonać pomiaru prądów płynących pod wpływem każdego wymuszenia (źródła) działającego oddzielnie (eliminując pozostałe wg odpowiednich reguł) oraz przedstawić ich sumę (S) i dokonać pomiaru prądów pochodzących od wszystkich wymuszeń (źródeł) działających jednocześnie, a ich wyniki zamieścić w

Tabeli.

3.      Zestawienie wyników pomiarów

4.      Obliczenia analityczne

Poszczególne obliczenia analityczne powinny bazować na skorygowanych (dla odpowiednich wymuszeń) schematach pochodzących od schematu podstawowego, a wyniki zamieścić w tabeli poniżej.