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. |