М., Омирова Н. И. «Электротехниканың теориялық негіздері»

жүктеу/скачать 0,87 Mb.

бет	6/12
Дата	01.10.2023
өлшемі	0,87 Mb.
	#112094
түрі	Нұсқаулар

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

3. ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС. ҚҰРАМЫНДА 3 Э.Қ.К.-РІ БАР ТҰРАҚТЫ ТОКТЫҢ КҮРДЕЛІ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІН EWB БАҒДАРЛАМАСЫНДА ЕСЕПТЕУ

Жұмыстың орындалу реті
1. Нұсқаны дайындау. Өткен 1-ші жұмыстың қорытындысы бойынша, әрбір оқушы, өздері үйден дайындап келген 3 сұлбаға төменде көрсетілген 2.1 кестедегі вариант бойынша 1-ші сұлбаға 4 резистор, 2-ші сұлбаға басқа 3 резистор, 3-ші сұлбаға тағы да басқа 6 резистор таңдап алады, мұғалім береді.
Мысалы, 21 вариантты алайық:1-ші сұлбаға 4 резистор алады,
E=48B; R₇=1Om; R₈=12 Om; R₉= 1Om; R₁₀=6 Om.
2-ші сұлбаға басқа 3 резистор алады,
E=48B; R₃=6Om; R₄=8Om; R₅=24Om.
3-ші сұлбаға тағы да басқа 6 резистор алады.
E=48B; R₁=2Om; R₂=4Om; R₃=6Om; R₄=8Om; R₅=24Om; R₆=6Om.
Жетпей қалған R₁₁ резистордың мәнін таңдауды мұғалімнің рұқсаты бойынша оқушының өз еркіне қалдырады.
2. 1-ші сұлбаны жинау. Сұлбаның R_экв кедергісін және жалпы тогын есептеп тауып, мұғалімге көрсетеміз. Егер дұрыс болса, мұғалімнен тапсырма- нұсқаны таңдап аламыз. Сұлбаны жинап болған соң резисторлардың, қорек көздерінің параметрлерін қойып шығу. Резисторларға R₁, R₂, ...., =1kOm- деп, сұлбада бекітілген оны Оm – деп ауыстырып бекіту керек.
3. Егерде 1-ші сұлба вольтметр мен амперметрлерді қоса есептегенде дұрыс жиналған болса, мұғалімнің рұқсатымен сұлбаны іске қосамыз. Эксперимент өткізіп, аспаптардың көрсетуін алдынғы есептелген сандармен салыстырып, Ом заңы бойынша есептеген жалпы токтың мәні дұрыс па дұрыс емес па, анықтаймыз. Кирхгофтың 2-ші заңы бойынша сұлбаға қатысты кернеулер теңдеуін жазып дұрыстығын анықтаймыз. Қуаттар балансын жазамыз.
4. 2-ші сұлбаны жинау. Сұлбаның R_экв кедергісін, тізбектің жалпы тогын және тармақтардағы токтарды есептеп жазып аламыз да, мұғалімге көрсетеміз. Мұнда қанша амперметр, қанша вольтметр қосылу керек. Егер сұлбаның жиналуы дұрыс болса, мұғалімнің рұқсатымен сұлбаны іске қосамыз. Эксперимент жасап құралдардың көрсетуін жазып алып, алдынғы есептелген сандармен салыстырамыз.

2.1кесте - Берілген мәндері

	E, B U, B	R₁, Om	R₂, Om	R₃, Om	R₄, Om	R₅, Om	R₆, Om	R₇, Om	R₈, Om	R₉, Om	R₁₀, Om
1	80	5	8	10	12	6	3	4	15	9	11
2	100	8	12	6	10	5	3	2	7	11	13
3	60	6	8	4	16	8	9	1	14	7	13
4	82	16	18	24	6	2	8	7	5	1	2
5	76	4	6	8	10	12	20	26	12	8	10
6	120	24	24	16	18	15	5	15	0,5	2,5	7
7	100	25	25	14	12	12	7	9	1,5	3	11
8	85	5	7	7	16	19	20	4	0,5	1,5	3
9	75	6,5	8,5	15	10	12	11	13	4	2	7,5
10	60	8	4	2	14	8	2	18	6	9	1
11	50	5	2	11	3	9	11	8	14	15	1
12	40	4	10	2	4	12	16	10	8	1	7
13	140	20	22	24	26	6	4	8	10	2	0,5
14	90	14	10	8	8	12	22	24	6	4	8
15	86	12	15	13	40	12	4	16	16	2	3
16	110	18	16	22	16	16	4	20	18	2	1,5
17	120	28	26	22	28	10	5	14	24,5	1,5	3
18	130	6	16	8	28	26	2	3	3	3	1
19	140	25	0,5	6	14	14	25	6	8	8	6
20	150	40	15	10	6	25	5	9	9	1	9
21	48	2	4	6	8	24	6	1	12	1	6
22	20	8	8	6	2	16	4	3	3	14	1
23	30	6	8	4	12	18	7	1	10	9	3

Кирхгофтың 1-ші заңының орындалуын тексеріп, токтар теудеуін жазамыз. Қуаттар балансын жазамыз. 2-ші сұлба бойынша қорытынды жазамыз.

5. 3-ші сұлбаны жинау. Сұлбаның R_экв кедергісін, тізбектің жалпы тогын, тармақтардағы токтарды және бөліктердегі кернеулерді есептеп жазып аламыз да, мұғалімге көрсетеміз. Мұнда қанша амперметр, қанша вольтметр қосылу керек. Егер сұлбаның жиналуы дұрыс болса, мүғалімнің рұқсатымен сұлбаны іске қосамыз. Эксперимент жасап аспаптардың көрсетуін жазып алып, алдынғы есептелген сандармен салыстырамыз. Кирхгофтың 1-ші заңының орындалуын тексеріп, токтар теңдеуін жазамыз. Кирхгофтың 2-ші заңының орындалуын тексеріп кернеулер теңдеуін жазамыз. Қуаттар балансын жазамыз. 3-ші сұлба бойынша қорытынды жазамыз.
Жұмыстың есеп беру мазмұны
Келесі сабақтан бастап, әр зертханалық жұмыстың әдістемелік нұсқаулығында көрсетілген сұлбаны дәптерге әдемілеп, ұқыпты етіп көшіресіңдер. Ал, бүгінгі осы жұмыстың есеп беру тәртібі өздерің үйде сызып келген сұлбаларды экранда көрсетілгендей етіп әдемілеп, ұқыпты етіп көшіресіңдер.
Есеп келесі сұрақтарды қамтиды:
1. Жұмыстың аты-жөні, тақырыбы.
2.Жұмыстың орындалу мақсаты.
3.Толық сұлба.
4.Жұмыстың орындалу реті.
5.Өлшенген шамалардың нәтижелері (кесте бойынша).
6. Қорытынды.
Бақылау сұрақтары
1.Электр тізбегі дегеніміз не?
2.Тізбектің тармағы, түйіні және контуры дегеніміз не?
3.Коммутация ұғымын қалай түсіндіресіз?
4.Электр тогы дегеніміз не? Токтың өлшем бірлігі туралы не айта аласыз?
5.Электр кернеуі дегеніміз не? Оның өлшем бірлігі?
6.Резистивтік элемент деп нені айтамыз?
7.Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы қалай жазылады?
8.Толық тізбек үшін Ом заңы қалай жазылады?
9.Кедергінің физикалық мәні түсіндіріңіз? Оның өрнегін жазып түсініктеме беріңіз. Өлшем бірлігі қандай?
10.Сименс (См) ненің өлшем бірлігі?
11.Тұрақты токтың көздеріне нелер жатады?
12.Тосын күш деген не? Электр қозғаушы күші (Э.Қ.К-і) деп нені айтады?
13.Тармақталмаған тізбекте ток қалай өзгереді, кернеу қалай өзгереді?
14.Тармақталған тізбекте ше?
15.Екі резисторды қатарлап жалғағанда олардың ортақ кедергісі қалай анықталады?
16.Ал үш резисторде ше?
17.Активті және пассивті элементтер туралы түсініктеме беріңіз?
18. Кирхгофтың 1-ші заңына түсініктеме беріңіз және оның жазылу өрнегі?
19.Кирхгофтың 2-ші заңына түсініктеме беріңіз және оның жазылу өрнегі?
20.Сұлбаға жұлдызшалап қосылған резистивтік элементтерді үшбұрыштап сұлбасына қалай түрлендіреді, өрнегін жазыңыз?
21.Керісінше, үшбұрыштап қосылғанды жұлдызшалап сұлбасына ше?
22. Электр тогының жұмысы деген не? Түсіндіріңіз?
23.Электр қуаты деген не?
24.Қуат балансы туралы түсініктеме беріңіз?
25.Қуаттың пайдалы әсер коэффициентін (П.Ә.К.) қалай анықтайды?
26.Мультиметр дегеніміз не, ол нені өлшейді?
27.Мультиметрді жұмыс алаңына қалай шығарады?

3. ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС. ҚҰРАМЫНДА 3 Э.Қ.К.-РІ БАР ТҰРАҚТЫ ТОКТЫҢ КҮРДЕЛІ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІН EWB БАҒДАРЛАМАСЫНДА ЕСЕПТЕУ
Зертханалық жұмыстың мақсаты: Тұрақты токтың күрделі электр тізбегін Кирхгофтың заңдары бойынша теңдеулер жүйесін құрастырып, оны есептеп болып, нәтижесін EWB бағдарламасында салыстырып тексеру.
Қысқаша теориялық мәлімет. Кирхгофтың заңдары
Электр тізбегінде өтетін барлық үрдістер (процестер) Кирхгофтың 1-ші және 2-ші заңдарына бағынады [6].
Кирхгофтың 1-ші заңын (токтар үшін) екі түрде тұжырымдауға болады:
1) сұлбаның кез-келген түйініне келетін токтың алгебралық қосындысы нөлге тең;
2)түйінге келетін токтардың қосындысы, одан кететін токтардың қосындысына тең болады.

3.2 cурет – Кирхгофтың 1-ші заңы

Егер түйінге келетін токтарды оң деп, ал одан кететін токтарды теріс деп алсақ, онда бірінші тұжырымдамаға сәйкес [6] I₁+I₃-I₂-I₄=0 екінші тұжырымдама бойынша I₁+I₃=I₂+I
Сонымен, түйіндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең; түйінге келетін токтар оң таңбалы, ал одан кететін токтар теріс таңбалы болады [6].
Кирхгофтың 2 заңы: (кернеулер үшін) Тұрақты токтың электр тізбегінің кез-келген контурындағы Э.Қ.К-нің кернеулерінің алгебралық қосындысы, осы контурдың барлық элементтеріндегі кернеулердің түсуінің алгебралық қосындысына тең болады [6] ΣE=ΣІR .
Мысалы, кез келген тармақталған күрделі электр тізбегін есептеу үшін, ондағы түйіндер (нүкте –н) мен тармақтардың (т) және контурлардың сандарын біліп алуымыз керек. Тізбектің түйіні деп үш немесе одан да көп тармақтың түйісетін нүктесін айтады. Тармақ дегеніміз- екі түйінді қосатын электр тізбегінің бөлігі және бір тармақтың бөлігімен бір ғана ток жүреді және де екі түйіннің арасында бірнеше тармақ болуы мүмкін. Контур дегеніміз- сұлбаның тұйықталған бөлігі, оған тізбектей жалғанған бірнеше тармақтардың кіруі мүмкін [9].
Күрделі электр тізбектерін есептеудің талабы, мақсаты әдеттегідей сұлбадағы барлық кедергілердің, Э.Қ.К-нің берілген мәндері және сұлбаның пішімі (конфигурациясы) бойынша токтарды, кернеулерді және қуаттарды анықтау болып табылады. Күрделі электр тізбектерін есептеудің тәсілдерінің ішінде Кирхгофтың заңдарын тікелей қолдану тәсілі классикалық тәсіл болып табылады. Мұнан басқа есептеу тәсілдері (контурлық токтар тәсілі, түйіндік потенциалдар тәсілі, қабаттасу (суперпозиция) тәсілі, теңгеру (принципі) тәсілі және эквиваленттік генератор тәсілі) электротехниканың ірге қалыптасу заңдарына негізделген [11].
Кирхгофтың заңдарын тікелей қолдану тәсілімен электр тізбектерін есептеуді қарастырайық. 3.2 суретінде көрсетілгендей сұлба берілді делік. Сұлбаның құрамындағы кедергілері және Э.Қ.К-рі белгілі делік.
Енді, сұлбада қанша түйін (н), қанша тармақ (т) және қанша контур (к) барын анықтап алып, тармақтардағы токтардың бағытын өз еркімізше таңдап стрелка қойып, 3.2 суретінде [6] белгіленгендей етіп белгілейміз. Көрсетілген сұлбада екі түйін, үш тармақ және үш контур бар. Мұнда үш токты табу керек I₁= , I₂= , I₃= .

3.2 cурет – Сұлба

Есептеу теңдеулері тәуелсіз болатындай етіп құрастыру үшін, оларды құрастырған кезде төмендегі екі шарттың орындалуы керек.
1. Кирхгофтың 1 заңы бойынша түйінге құрастырылған тәуелсіз теңдеулердің саны, түйіндер санынан бірге кем болуы керек, себебі сұлбаның әр тармағындағы токтардың мәндері теңдеулерде екі рет қайталанады.
2. Жетіспеген теңдеулерді Кирхгофтың 2 заңы бойынша қажетті тәуелсіз контурлардың кернеулер теңдеулерін құрастыру үшін жалпы теңдеулер саны тармақтар санынан, түйіндер санын алып тастап, оған бір санын қосқанға яғни K=T-H+1 өрнегімен анықталады [9]. Бұл жағдайда қарапайым контурларды таңдау керек, осылайша әр жаңа контурдың құрамында ең кем дегенде бір тармақ, өткен контурдың құрамына кірмей қалған кезде теңдеулер құрастырылған болуы керек.
Сонымен, мысалыға, Кирхгофтың 1 заңы бойынша 3.2 суретіндегі сұлбада екі түйін бар, бір ғана теңдеу құрастырамыз I₁+I₂-I₃=0, немесе I₁+I₂=I₃.
Кирхгофтың 2 заңы бойынша 3.1 суретінде көрсетілген сұлбадағы үш контурға екі теңдеу құрастырамыз, контурларды айналу бағыты сағат тілінің айналу бағытына сәйкес аламыз. E₁=I₁R_i1+I₁R₁+I₃R₃ , -E₂=-I₂R_i2-I₂R₂-I₃R₃.
Мұндағы, R_i – қорек көзінің (Э.Қ.К-нің) ішкі кедергілері, сәйкесінше E₁, E₂.
Осы үш теңдеудің бірлескен шешімі тізбектердегі токтарды, содан кейін жеке бөлімдердегі кернеулерді анықтауға мүмкіндік береді. Егер қайсы бір токтың мәні теріс таңбамен шықса, онда бұл токтың нақты бағыты есептеу басында күткен бағытқа қарама-қарсы болады.
Есептеулердің дұрыстығын тексеру үшін қуаттар балансын пайдалануға болады: қорек көздерінен келетін қуаттардың алгебралық қосындысы, барлық тұтынушылардың қабылдап алу қуаттарының қосындысына тең болуы керек: ΣEI=ΣІ²R.

3.3 - суреті [10] Үш Э.Қ.К-тері бар тұрақты токтың күрделі тізбегі
Кирхгофтың 2 заңын қолданған кезде Э.Қ.К.-нің және контурдың бөліктеріндегі токтардың таңдап алған бағыттарына сәйкес ескеру керек. Әрбір контурға теңдеулер жазған кезде теңдеудің сол жағында Э.Қ.К.-нің бағыттары контурды айналу бағытымен сәйкес келсе, онда Э.Қ.К.-нің таңбасы оң деп алынады да, керісінше болған кезде – теріс деп алынады. Ал, теңдеудің оң жағындағы әрбір элементтердің бойындағы кернеулердің түсуінің таңбасы, мұндағы тармақтардағы элементтердің бойындағы өзіміз таңдап алған токтардың бағытымен контурды айналу бағыты сәйкес келсе – оң деп, кері келсе – теріс деп алынады.

3.1 кесте - Берілген мәндері

	Е₁	Е₂	Е₃	R₁	R₂	R₃	R₄	R₅
1	15	70	5	6	5	10	2.5	15
2	25	80	15	10	9	14	6.5	19
3	25	70	10	12	16	20	4	35
4	40	90	10	8	12	15	8	16
5	50	20	60	8	12	15	8	16
6	60	20	80	8	12	15	8	16
7	20	10	90	15	8	8	8	20
8	20	10	120	15	8	8	8	20
9	20	10	120	20	6	10	8	6
10	150	700	50	60	50	10	25	150

Жұмыстың орындалу реті
1.Бірінші, Кирхгофтың 1-ші және 2-ші заңдарын қолдану әдісі бойынша берілген сұлбаға (3.3 сурет) [10] теңдеулер жүйесін құрастырамыз, мысалы
А түйіні үшін I₁-I₂+I₃-I₅=0
В түйіні үшін -I₁-I₃+I₄=0
ABFA контуры үшін E₁+E₃=I₁ R₁-I₃ R₃
ABCA контуры үшін E₃=I₃R₃+I₄R₄+I₅R₅
ADCA контуры үшін E₂=I₂R₂+I₅R₅
Осы теңдеулерді шешу арқылы белгісіз токтарды таба аламыз.
2.Ары қарай I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ токтарының мәндерін осы теңдеулер жүйесін
шешу арқылы есептеп табуларың керек. Дәптерге жазып аласыңдар.Енді сұлбаны жинағандарың дұрыс болса, мұғалімнің рұқсатымен сұлбаны іске қосып, эксперимент бойынша анықталған амперметрлердің көрсеткен сандарымен салыстырып көресіңдер дұрыс па, дұрыс емес па?
I₁= , I₂= , I₃= , I₄= , I₅= . Амперметрлердің көрсеткен сандары.
Сіздің есептеуіңіз бойынша қанша болды? I₁= , I₂ = , I₃= , I₄= , I₅= .
3.Әрбір амперметрлердің көрсетулері бойынша әр элементтердің бойындағы кернеулерді есептеп табу керек.
4.Қуаттар балансын тұрғызу керек.
Барлық нәтижелері дұрыс шықса жұмыс аяқталды деп есептеледі.
Жұмыстың есеп беру мазмұны
1.Жұмыстың аты- жөні, тақырыбы.
2.Жұмыстың орындалу мақсаты.
3.Жұмыстың сұлбасы.
4. Құрастырылған теңдеулер жүйесі, оны шығарған жолы және нәтижесі.
5.Эксперимент бойынша аспаптардың көрсеткен мәндері.
6.Жұмыс бойынша қорытынды.
Бақылау сұрақтары
1.Жай тізбек үшін Ом заңы?
2.Толық тізбек үшін Ом заңы?
3. Кирхгофтың 1-ші заңына түсініктеме беріңіз және оның жазылу өрнегі?
4. Кирхгофтың 2-ші заңына түсініктеме беріңіз және оның жазылу өрнегі?
5. Тізбектегі тармақ дегеніміз не?
6.Түйін дегеніміз не?
7.Тұрақты токтың көпконтурлы күрделі тізбектерінің токтарын анықтауға тағы да басқа қандай әдістері бар
8. Кедергінің физикалық мәні түсіндіріңіз? Оның өрнегін жазып түсініктеме беріңіз. Өлшем бірлігі қандай
9.Сименс (См) ненің өлшем бірлігі
10.Тұрақты токтың көздеріне нелер жатады
11.Тосын күш деген не? Электр қозғаушы күші (Э.Қ.К-і) деп нені айтады
12.Тармақталмаған тізбекте ток қалай өзгереді, кернеу қалай өзгереді?
13.Тармақталған тізбекте ше
14.Екі резисторды қатарлап жалғағанда олардың ортақ кедергісі қалай анықталады
15.Ал үш резисторде ше
16.Активті және пассивті элементтер туралы түсініктеме беріңіз
17.Сұлбаға жұлдызшалап қосылған резистивтік элементтерді үшбұрыштап сұлбасына қалай түрлендіреді, өрнегін жазыңыз
18.Керісінше, үшбұрыштап қосылғанды жұлдызшалап сұлбасына ше
19.Электр тогының жұмыс істеуіне түсініктеме беріңіз
20.Электр тогының қуаты деген не
21.Қуат балансы туралы түсініктеме беріңіз?

жүктеу/скачать 0,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12