Перевірка правил напруг та струмів.

Мета: здобути навички складання та аналізу електричних кіл у емуляторі Electronics Workbench, оформлення звітів з лабораторних робіт, перевірити виконання правила напруг для послідовно з’єднаних споживачів, правила струмів для паралельно з’єднаних споживачів.

Устаткування: Емулятор електричних кіл Electronics Workbench

Додаткові відомості:

Емулятор електричних кіл Electronics Workbench – програмний засіб для складання та аналізу електричних кіл для наступної практичної їх реалізації. В емуляторі закладено багато реалістичних особливостей, зокрема можливості відхилення дійсних значень деталей від зазначених (промислова похибка), відхилення окремих параметрів у часі (часова нестабільність), залежність параметрів від температури тощо.

Елементна база Electronics Workbench розбита на групи, за кожну з яких відповідає окрема кнопка на панелі задач вікна програми. Для кнопок та елементів, за які вони відповідають передбачені надписи-підказки, відповідно наводити перелік основних елементів немає потреби. На рис. 1.1 показане вікно базових елементів з вибором резистора.

Електричні кола збираються методом графічного сполучення елементів. На кінцях елементів передбачені з’єднувачі (connectors), які відображаються у вигляді чорних кружечків при наведенні на них вказівника. Натискаючи на ліву кнопку миши, проводять з’єднання до з’єднувача іншого елемента або до дроту, до якого необхідно під’єднатись. При можливості утворення з’єднання на кінці лінії з’являється чорний кружечок, який символізує схематичне позначення з’єднаних елементів. Достатньо відпустити кнопку миши – з’єднання утвориться автоматично.

Параметри елемента можна встановити у вікні властивостей, яке викли­кається подвійним натис­ненням миши, наведеної на заданий елемент (рис. 1.2). Параметри відповідають типу елементу і, як правило, не вимагають додаткового роз’яснення (див. рис. 1.2).

В якості прикладу висунемо задачу перевірки правил напруг та струмів. Правило напруг стверджує, що напруга на кінцях послідовно з’єднаних споживачів дорівнює сумі напруг на кожному з них. Правило струмів стверджує, що струм крізь паралельно з’єднані споживачі визначається сумою струмів в кожному з них.



Для перевірки правила напруг зберемо коло за рис. 1.3. У якості споживачів встановимо два резистори (група базових елементів - Basics) та одну лампочку (група індикаторів - Indicators). Джерело енергії оберемо у вигляді батареї (група джерел – Sources). Величини напруг будемо контролювати вольтметрами (з групи індикаторів): три вольтметри – напруги на кожному споживачі, один – на трьох одразу, тобто на всій ланці.

Змінимо опори резисторів та увімкнемо коло, натиснувши на стилізовану під перемикач кнопку у правому верхньому куті вікна (рис. 1.4). На вольтметрах з’являться покази (рис. 1.5). Слід зауважити, що вольтметри (як і інші вимірювальні прилади) автоматично перемикають діапазон вимірювань. Так на рис. 5 видно, що на трьох вольтметрах напруга представлена у вольтах (V), тоді як на одному – у мілівольтах (mV). При вимірюваннях слід звертати увагу на відповідні діапазони.

Перевіримо правило напруг за даними з рис. 1.5:

повинно виконуватись 12.00 = 0.5882 + 8.471 + 2.941

реально 12.00 = 12.0002

Як видно, існує відхилення у бажаній рівності. Це відхилення зв’язане з округленням показів різних вольтметрів. Принциповість перевірки полягає якраз в тому, що в дуже рідких випадках рівність виконується точно. Частіше за все, доводиться мати справу з похибками. Додаткова задача даної роботи – усвідомити неодмінність похибок при реальних вимірюваннях. В наведеному прикладі відносна похибка виконання правила напруг становить 0.0002/12 = =0.002 %. Відхилення дійсно незначне і цілком може бути пояснене округленнями при відображанні результатів вимірювань.

Для перевірки правила струмів перегрупуємо елементи так, щоб вони були з’єднані паралельно. Замінимо вольтметри на амперметри та включимо коло. Знов помічаємо автоматичне перемикання діапазону вимірювань. Додатково слід зауважити, що один з амперметрів включений у протилежному напрямі. Це відповідає руху струму, яке протилежне в батареї та у споживачах.

Перевіряємо виконання правила струмів за показами приладів, наведеними на рис. 1.6:

повинно виконуватись 2.396 + 0.8322 + 11.97 = 15.20

реально 15.1982 = 15.20

Знов бачимо наявність похибки при перевірці. Відносне відхилення лівої та правої частини складає 0.0018/15.2 = 0.01 %. Похибка незначна, проте перевищує похибку виконання правила напруг. В даному разі можна казати про більшу похибку вимірювання струмів, ніж напруг. Проте, реально, і похибка в правилі напруг, і похибка в правилі струмів не виходять за межі звичайної похибки округлення і є цілком прийнятними для позитивного висновку щодо виконання як правила напруг, так і правила струмів.


8009343170945430.html
8009362491191089.html

8009343170945430.html
8009362491191089.html
    PR.RU™