| Уравнение баланса мощностей.
 
 
 
 Вариант № 4 и 1.     Преподаватель : Студент группы 314: Коваленко В.Е Колесниченко Д.В.   __________ / / 11 октября 2015 г.     Томск 2015 
 Цель работы: методы расчета резистивных цепей, основанные на законах Кирхгофа.   Описание экспериментальной установки и методики эксперимента. В данной лабораторной работе используется экспериментальная установка, схема которой представлена ниже. 
 Рисунок 1.1 – схема экспериментальной установки. Исходные данные:  ,  ,  ,  ,  Содержание цепи: K=3 узла цепи, M=5 ветвей цепи.   Основные расчетные формулы Первый закон Кирхгофа - алгебраическая сумма мгновенных значений токов в узле цепи в любой момент времени равна нулю:                                         |  | (1) |  Для цепи постоянного тока это уравнение баланса токов узла цепи запишется:                                         |  | (2) |  Второй закон Кирхгофа - алгебраическая сумма мгновенных значений напряжений в замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме ЭДС источников напряжения, действующих в этом контуре:                                         |  | (3) |  Для цепи постоянного тока:                                         |  | (4) |      Метод законов Кирхгофа (МЗК) 1. Разметить схему (показать направления токов каждой ветви), определить количество ветвей (  ), узлов (  ), ветвей, содержащих источники тока (  ). 2. Записать систему уравнений по Кирхгофу: По I закону Кирхгофа:  По II закону Кирхгофа:  3. Из полученной системы уравнений найти значения токов Метод контурных токов (МКТ) 1. Определить количество независимых контуров 2. Определить направление токов 3. Определить число уравнений: N = Nk – Nт 4. Выбрать направление контурных токов 5. Записать систему уравнений по правилу МКТ: Алгебраическая сумма падений напряжений в контуре за счет всех контурных токов, протекающих по элементам данного контура равна алгебраической сумме ЭДС контура. Если падение напряжения и ЭДС совпадают с направлением обхода контура, то берётся со знаком «+», иначе со знаком «–». 6. Решая систему уравнений, получим токи 7. Определяем токи ветвей по принципу: Ток ветви равен алгебраической сумме контурных токов данной ветви. Метод узловых потенциалов (МУП) 1. Сделать разметку схемы 2. Применить правило МУП: Разность между произведением потенциала узла на проводимость всех ветвей, подходящие к данному узлу, и произведением потенциалов остальных узлов на взаимные проводимости, равна узловому току, который находится как алгебраическая сумма произведения Ek на gk +- алгебраическая сумма Yj. 3. Решить полученную систему уравнений 4. Определить токи ветвей по закону Ома для участка цепи: 
   Результаты работы и их анализ Метод законов Кирхгофа По I закону Кирхгофа: 
 Уравнения баланса токов по первому закону Кирхгофа: 
 Уравнения баланса напряжений по второму закону Кирхгофа: 
 Компонентные уравнения: 
 Система контурных уравнений по методу МКТ и формулы для определения токов в ветвях схемы.   
     Система уравнений МКТ: 
 
 
   Формулы для определения токов в ветвях цепи: 
 
 Система узловых уравнений по методу МУП и формулы закона Ома для расчета токов в ветвях схемы. 
 
 
 Рассчитаем потенциал в узле 2: 
 Рассчитаем потенциал в узле 1: 
 Формулы закона Ома для расчета токов:     
  ;
 
 
 
 Результаты расчета.                                         |  |  |  |  |  |  |  |  | Примечание |                       | мА | мА | мА | мА | мА | В | В | В |  |                       | 612,1 |  |  | -127,2 |  | -652,1 | -76,3 |  | Результаты вычислительного эксперимента |                       |  | -374 |  | -182 |  |  |  |  | МКТ |                       |  |  |  |  |  | -10 | -364 | -354 | МУП |  Уравнение баланса мощностей. Необходимо, чтобы суммарная мощность источников должна была быть равной суммарной мощности потребителей.  ,
 
 
                                           |  |  |  |  |  |  |  |  |  |                       | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт | Вт |                       | -21,04 | 7,48 | -318,6 | 276,676 | 139,876 | 73,728 | 66,248 | -13.56 | 556,528 |    Контрольные вопросы   1. В МЗКветви с источником тока не берутся в рассмотрение(берутся только контуры в которых нет ветвей с источниками тока). А в МКТ рассматриваются все контуры с ветви с источником тока. 2. По МКТ ток в ветви равен алгебраической сумме контурных токов действующих на эту ветвь (а знаки определяем по правилу знаков). По МУП ток в ветви определяется по второму закону Кирхгофа для участка цепи 
 3.Для определения тока на источнике выбираем контур и по второму закону Кирхгофа составляем уравнение ( где найдены на каждом элементе контура, знаки определяем по правилу знаков). 4.Статика линейная. 
 
 
 
 |