Studiul circuitului de curent continuu prin metoda generatorului echivalent

Scopul lucrării:

Verificarea experimentală a metodei generatorului echivalent de tensiune.

Mod de lucru:

1.Montăm circuitul electric conform schemei la calculator utilizînd programul Multisim 10.1.1:

Fig.1 Schema de montaj în Multisim 10.1.1

2.Conectăm circuitul şi stabilim valorile tensiunii electromotoare (t.e.m.) E1 şi E2 în limitele indicate de profesor:

E1=40 V şi E2=20 V ,

menţinîndu-le constante pe tot parcursul experimentului.

3.Excludem comutatoarele J1 şi J2 din schemă,adică întrerupem circuitul.Introducem în Tabelul 1 indicaţia voltmetrului V1 (t.e.m. a generatorului echivalent).

4.Transferăm comutatoarele J1 şi J2 în poziţia extremă stînga (regim de scurtcircuit) şi introducem în Tabelul 1 indicaţia ampermetrului A4 (Iab sc –curentul de scurtcircuit).

5.Transferăm comutatoarele J1 şi J2 în poziţia extremă dreapta (regim de lucru) şi introducem în Tabelul 1 indicaţiile voltmetrului V1 şi a ampermetrului A4 (Uab şi Iab –tensiunea şi curentul prin rezistenţa R3).

Calculăm Valorile Re şi R3,itroducem datele în Tabelul 1.

Re = Rint.ab = (Uab mg)/(Iab sc) = 22,54/0,384 = 58,7 (Ω),

R3 = (Uab)/(Iab) =5,726/0,286 = 20,02 (Ω).

6.Cu ajutorul rezultatelor obţinute verificăm metoda generatorului echivalent,conform formulei:

I3 =Ee /(Re+R3)=(Uab mg)/(Rint ab+R3)=22,54/(20,02+58,7)=0,286 (A).

Comparăm valoarea obţinută a curentului I3 cu cea măsurată experimental în regimul de lucru:

I3 = Iab ;

Tabelul 1.Măsurările experimentale

Regimurile Măsurat Calculat

Uab Iab R

V A Ω

Mers în gol 22,54 0 Re = 58,7

Scurtcircuit 0 0,384

Regimul de lucru 5,726 0,286 R3 = 20,02

7.Montăm circuitul din fig.2,utilizînd o sursă de tensiune din circuitul precedent,spre exemplu E1,şi folosind metoda „voltmetru-ampermetru”,determinăm valorile tuturor rezistenţelor incluse în circuit.Datele obţinute le înscriem în Tabelul 2.

Fig.2 Circuit pentru calculul rezistenţelor.

Tabelul 2.Calculul rezistenţelor

Nr. Rezistenţei R1 R2 R3 R4 R5

U, (V) 40 40 40 40 40

I, (A) 0,8 0,5 2 2 0,4

R=U/I ,(Ω) 50 80 20 20 100

Exemplu de calcul:

R1= 40/0,8 = 50 (Ω).

8.Calculăm puterea maximă consumată de sursă folosind formulele:

P3 = R3 = ( *R3)/(Re+R3)2; Ee = Uab mg; Re = Rint ab

La variaţia rezistenţei sarcinii R3 putem obţine regimul ce corespunde puterii maximale transmise sarcinii.

Pentru a obţine o putere maximă pe sarcină,este necesar ca rezistenţa acesteia să satisfacă condiţia:

=0 sau R3 =Re .

Deci,valoarea puterii maximale transmise sarcinii va fi egală cu:

P3max = /(4Re) = (22,54)2/(4*58,7) = 2,164 (W).

Concluzie:

În lucrarea dată am studiat un circuit electric prin metoda generatorului echivalent de tensiune.Ea se aplică la determinarea curentului într-o ramură a circuitului electric.Esenţa metodei constă în înlocuirea circuitului total printr-un dipol activ,care ,la rîndul său,se înlocuieşte cu un generator echivalent de tensiune în raport cu ramura aleasă.Utilizînd parametrii acestui generator (t.e.m. şi rezistenţa internă),şi măsurînd rezistenţa sarcinii,putem uşor determina curentul în această ramură.De asemenea putem deduce condiţia necesară pentru ca puterea transmisă sarcinii să fie maximă.Pentru aceasta este necesar ca rezistenţa sarcinii să fie egală cu rezistenţa internă a generatorului.