Лабораторная работа №4 «Проверка законов Кирхгофа. Метод наложения» 1

Лабораторная работа №4
«Проверка законов Кирхгофа. Метод наложения»

1Цель работы.
На основании экспериментальных данных проверить выполнение законов Кирхгофа и метода наложения, используя среду аналогового и цифрового моделирования электрических и электронных цепей MicroCap 9.0.
2Порядок выполнения работы.
1) Запустить программный комплекс MicroCap 9.0.
2) Собрать схему A, представленную на рисунке 2.1. (Настройте цвета проводников и компонентов схемы согласно рисунку 2.1. Для этого вызовите меню Properties (Свойства) клавиша F10. Во вкладке Color/Font для полей Component и Wire установить цвет – чёрный)

Рисунок 2.1 Схема A

Схема содержит три резистора R1, R2 и R3. И два идеальных источника напряжения V1 и V2 (компонент – Voltage Source).
3) Задайте величины сопротивления резисторов вашему варианту:

Последняя цифра номера студенческого удостоверения	R1	R2	R3
0	100 Ом	150 Ом	220 Ом
1	100 Ом	220 Ом	150 Ом
2	150 Ом	100 Ом	220 Ом
3	150 Ом	220 Ом	100 Ом
4	220 Ом	100 Ом	150 Ом
5	220 Ом	150 Ом	100 Ом
6	100 Ом	220 Ом	300 Ом
7	100 Ом	300 Ом	220 Ом
8	220 Ом	100 Ом	300 Ом
9	220 Ом	300 Ом	100 Ом

Не забываем указать в отчете или на схеме в MicroCap значения сопротивлений резисторов для вашего варианта.
Настройте источники напряжения V1 и V2 следующим способом (рисунок 2.2):

Рисунок 2.2 Настройка источников напряжения

• 
  В нижней части панели настройки параметров компонента выбрать вкладку None.
  
• 
  Задать значение амплитуды переменного напряжения AC magnitude равной 0.
  
• 
  Задать значение постоянного напряжения DC согласно вашему варианту (см. таблицу ниже):
  

Последняя цифра номера студенческого удостоверения	V1	V2
0	5 B	15 В
1	6 B
2	7 B
3	8 B
4	9 B
5	10 B
6	11 B
7	12 B
8	13 B
9	14 B

Не забываем указать в отчете или на схеме в MicroCap значения напряжений источников для вашего варианта.

4) Выполните анализ цепи по постоянному току используя инструмент Analysis-Transient или Alt+1 (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 Настройка параметров анализа цепи по постоянному току

Значение количества исследуемых точек (Number of Points) устанавливаем равное 1. В качестве исследуемых параметров цепи задаем: токи, текущие через все резисторы, падения напряжения на каждом резисторе, напряжения источников. Обеспечиваем вывод указанных параметров цепи в текстовый файл.
5) По результату анализа заполняем следующую таблицу:

V(V1)	V(V2)	I(R1)	I(R2)	I(R3)	V(R1)	V(R2)	V(R3)
14 В	15 В	0,019A	0,040A	0,061A	5,949B	8,949B	6,051B

6) Собрать схему Б, представленную на рисунке 2.5. (Исключив из схемы А источник V2)

Рисунок 2.4 Схема Б

Повторите действия по анализу данной схемы аналогично схеме А. Пункты 4 и 5.

7) Собрать схему В, представленную на рисунке 2.5. (Исключив из схемы А источник V1)

Рисунок 2.5 Схема В

Повторите действия по анализу данной схемы аналогично схеме А и Б. Пункты 4 и 5.

18) На основании экспериментальных данных, полученных при выполнении расчета параметров следующих схем:

Схема A	Схема Б	Схема В
Рисунок 2.6

Проверить выполнение законов Кирхгофа выполнив следующие задания:

1. 
   Просуммировать значения токов полученных при исследовании схем А, Б и В. По первому закону Кирхгофа сумма сходящихся токов в точке (узле) должна дать нулевой результат. Проверить это. Формулировка первого закона Кирхгофа: «Алгебраическая сумма мгновенных значений токов, сходящихся в узле, равна нулю. Одно из направлений токов при этом (например, к узлу) считается положительным.»
   

2. 
   Рассчитать напряжения на резистивных элементах и сумму ЭДС в левом (1) и правом (2) контурах для всех трех схем (рисунок 2.7).
   

1 2	1 2	1 2
Схема A	Схема Б	Схема В
Рисунок 2.7

Убедиться, что второй закон Кирхгофа выполняется. Формулировка второго закона Кирхгофа: «В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на пассивных элементах.»

3. 
   Проверить выполнение метода/принципа наложения.