Электротехника в облачном приложении Multisim Live (лабораторный практикум)
.pdf
1.7 Работа со своими схемами
Чтобы повторно работать со своими ранее сохраненными схемами, нужно авторизоваться в программе и зайти в раздел «Мои схемы» вкладки Меню
«Схемы». Выбрав схему из своей коллекции, нужно нажать на значок
«Разомкнутая цепь». Или можно для открытия схемы сначала нажать на саму схему, а затем на кнопку с надписью «Разомкнутая цепь». И в том и в другом случае схема откроется для работы.
Скопировать схему с рабочего поля Multisim Live, чтобы вставить ее в Отчет, нельзя. Multisim Live позволяет экспортировать схему как картинку в формате png (значок 
). Но при экспорте изображение получается не всегда корректным, особенно это касается расположения приборов.
Поэтому для вставки схемы из Multisim Live в Отчет рекомендуется:
– сделать скрин экрана клавишей Print Sсreen или использовать функцию
«Ножницы» в Windows ;
–вставить его в Paint или другой графический редактор;
–после обработки вставить в Отчет по лабораторной работе.
1.8 Работа в Multisim Live с мобильных устройств
Работа в Multisim Live возможна с любого имеющего выход в Интернет мобильного устройства с любой операционной системой. Для сборки схемы и работы вы можете использовать сенсорные возможности своего цифрового устройства (смартфона или планшета).
21
2 Лабораторная работа № 1. Экспериментальное определение основных параметров и характеристик активных и пассивных элементов электрической цепи постоянного тока
Цель работы: экспериментальное определение основных параметров и
характеристик источников и приемников электрической энергии постоянного
тока.
2.1 Краткое описание работы. Электрические схемы опытов
Определение основных параметров и характеристик источников и приемников электрической энергии проводится в электрических схемах постоянного тока. Опыты 1 и 2 проводятся в схеме с последовательным соединением идеального источника ЭДС и резистивного элемента (рисунок 2.1)
с изменяемым сопротивлением. В каждом опыте измеряются ток и выходное напряжение источника при трех различных значениях сопротивления нагрузки.
Идеальный
источник ЭДС (R внутр = 0)
|
A |
Е |
Rн |
V |
Рисунок 2.1 – Схема первого и второго опытов
Реальный
источник ЭДС (R внутр = R1)
R1 |
Е
|
A |
V |
Rн |
|
Рисунок 2.2 – Схема третьего опыта
22
В опыте 3 исследуется реальный источник ЭДС (рисунок 2.2), где в качестве внутреннего сопротивления источника ЭДС берется сопротивление R1.
Параметры элементов схем заданы в таблице 2.1 и выбираются по номеру варианта.
2.2 Параметры элементов схемы
Таблица 2.1
Вариант |
|
Е, В |
|
|
R1, |
|
|
R2, |
|
|
R3, |
|
Вариант |
|
|
|
R1, |
|
|
R2, |
|
|
R3, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Ом |
|
|
Ом |
|
|
Ом |
|
|
|
|
|
Ом |
|
|
Ом |
|
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
50 |
|
20 |
|
50 |
|
30 |
|
16 |
125 |
|
80 |
|
110 |
|
60 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
55 |
|
24 |
|
54 |
|
32 |
|
17 |
130 |
|
84 |
|
114 |
|
62 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
28 |
|
58 |
|
34 |
|
|
135 |
|
88 |
|
118 |
|
64 |
|
|||||||
3 |
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
|
32 |
|
62 |
|
36 |
|
|
140 |
|
92 |
|
122 |
|
66 |
|
|||||||
4 |
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
70 |
|
36 |
|
66 |
|
38 |
|
20 |
145 |
|
96 |
|
126 |
|
68 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
40 |
|
70 |
|
40 |
|
|
150 |
|
100 |
|
130 |
|
70 |
|
|||||||
6 |
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
80 |
|
44 |
|
74 |
|
42 |
|
22 |
155 |
|
104 |
|
134 |
|
72 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
85 |
|
48 |
|
78 |
|
44 |
|
23 |
160 |
|
108 |
|
138 |
|
74 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
90 |
|
52 |
|
82 |
|
46 |
|
24 |
165 |
|
112 |
|
142 |
|
76 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
95 |
|
56 |
|
86 |
|
48 |
|
25 |
170 |
|
116 |
|
146 |
|
78 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
100 |
|
60 |
|
90 |
|
50 |
|
26 |
175 |
|
120 |
|
150 |
|
80 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
105 |
|
64 |
|
94 |
|
52 |
|
27 |
180 |
|
124 |
|
154 |
|
82 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
110 |
|
68 |
|
98 |
|
54 |
|
28 |
185 |
|
128 |
|
158 |
|
84 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
115 |
|
72 |
|
102 |
|
56 |
|
29 |
190 |
|
132 |
|
162 |
|
86 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
120 |
|
76 |
|
106 |
|
58 |
|
30 |
195 |
|
136 |
|
166 |
|
88 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3 Рабочее задание
2.3.1Опыт 1
1)Соберите в Multisim Live схему с последовательным соединением
идеального источника ЭДС и сопротивления, поставьте в нее требуемые
23
измерительные приборы (рисунок 2.3). Значения E и Rн = R1 установите в соответствии со своим вариантом (таблица 2.1).
Рисунок 2.3
2) Включите симуляцию. Изменяя значение ЭДС Е в соответствии с первой строкой таблицы 2.2, и оставляя неизменным значение сопротивления
R1, определите величину тока. Результаты измерений запишите в таблицу 2.2.
Повторите опыт, заменив сопротивление R1 на R2, а затем на R3.
3) Вычислите значение мощности резистивного элемента
Р =
I |
2 |
R |
|
.
Таблица 2.2
U, B |
|
0 |
0,2E |
0,4E |
0,6E |
0,8E |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн= R1 = ___ Ом |
I, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
P, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн = R2 = __ Ом |
I, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
P, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн = R3 = __ Ом |
I, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
P, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24
4) По данным таблицы 2.2 постройте в масштабе в одних координатах графики U(I) при трех значений сопротивлений и графики P(I) на другой координатной плоскости.
2.3.2 Опыт 2
1) Значения E и Rн = R1 установите в соответствии со своим вариантом
(таблица 2.1).
2)Включите симуляцию. Изменяя значение сопротивления (таблица 2.3),
иоставляя неизменным значение ЭДС, для каждого значения R определите величину тока. Результаты измерений запишите в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
Rн |
0 |
R1= ___ Ом |
R2= ___ Ом |
R3= ___ Ом |
Rн= 10 кОм |
|
|
|
|
|
|
I, А |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, B |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) По данным таблицы 2.3 постройте ВАХ идеального источника ЭДС U(I).
Объясните вид полученной характеристики.
2.3.1 Опыт 3
1) Соберите в Multisim Live схему с последовательным соединением идеального источника ЭДС и сопротивления, поставьте в нее требуемые измерительные приборы (рисунок 2.4). Значения E и R установите в соответствии со своим вариантом (таблица 2.1).
Внутреннее сопротивление источника (на рисунке 2.4 обозначено R1)
принимаем равным значению R1 из таблицы 2.1. Сопротивление нагрузки (на рисунке 2.4 обозначено R2) принимаем поочередно равным значениям в первой строке таблицы 2.3.
25
Рисунок 2.4
2) Включите симуляцию. Изменяя значение сопротивления (таблица 2.3)
для каждого значения определите величину тока. Результаты измерений запишите в таблицу 2.4.
Таблица 2.3
Rн |
0 |
R1= ___ Ом |
R2= ___ Ом |
R3= ___ Ом |
Rн= 10 кОм |
|
|
|
|
|
|
I, А |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U, B |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) По данным таблицы 2.3 постройте ВАХ реального источника ЭДС U(I).
Объясните вид полученной характеристики.
2.4 Содержание отчета
1)Цель работы.
2)Скрины схем электрической цепи из Multisim Live в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.
3)Таблицы 2.2, 2.3. и 2.4 опытных данных.
26
4)Построенные в масштабе вольт-амперные характеристики элементов электрической цепи.
5)Выводы по работе.
2.5 Контрольные вопросы
1)В каких устройствах используется энергия постоянного тока?
2)Дайте определение электрического тока, в каких единицах он измеряется?
3)Какими величинами можно описать процессы, происходящие в электрических цепях?
4)Дайте определение электрической цепи.
5)Дайте определение напряжения, заряда.
6)Чему равно внутреннее сопротивление амперметра?
7)Чему равно внутреннее сопротивление вольтметра?
8)Чему равно внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС?
9)Перечислите элементы электрической цепи.
10)Сформулируйте закон Ома для участка цепи и обобщенный закон Ома для участка цепи с ЭДС.
11)Резистивный элемент (определение, вольт-амперная характеристика).
12)В каких режимах работают источники электрической энергии?
13)Дайте определение ВАХ.
14)Какой вид имеют вольт-амперные характеристики неидеальных и идеальных источников энергии.
15)Приведите области применения электрической энергии постоянного
тока.
16)Дайте краткую характеристику основных этапов развития электротехники.
17)Что называют генераторным режимом работы источника и чем он
характеризуется?
27
18)Дайте характеристику работы источника электрической энергии в режиме потребителя. Какие процессы происходят в источнике?
19)Что произойдет, если включить амперметр параллельно источнику
(нагрузке)?
20)Что называют схемой электрической цепи?
21)Выберете графическую зависимость, соответствующую изменению
напряжения от тока
U =
f (I )
на зажимах источника при
r0
=0.
U |
1 |
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
I |
22) . В каком соотношении находятся внутренние сопротивления источников энергии, внешние характеристики которых изображены на рисунке
U 
0 |
I1 |
I |
а)
б)
в)
г)
r |
= r |
A |
B |
r |
r |
A |
B |
r |
r |
A |
B |
r |
r |
A |
B |
= r |
; |
C |
|
r |
; |
C |
|
r |
; |
C |
|
r . |
|
C |
|
28
3 Лабораторная работа № 2. Опытная проверка законов Ома и Кирхгофа
Цель работы: Исследование соотношений между токами и
напряжениями в линейных электрических цепях постоянного тока.
3.1 Краткое описание работы. Электрические схемы опытов
Опытная проверка законов Ома и Кирхгофа проводится в электрических схемах постоянного тока с одним источником напряжения и различным соединением сопротивлений. В каждой схеме измеряются токи, напряжение источника, падение напряжения на сопротивлениях. По опытным данным по закону Ома рассчитываются параметры сопротивлений и сравниваются с заданными значениями, проверяется выполнение первого и второго закона Кирхгофа.
1) Опыт 1 проводится в схеме с последовательным соединением сопротивлений (рисунок 3.1).
V1
A
R1
Е |
|
V2 |
V |
R2 |
|
Рисунок 3.1 |
|
2) |
Опыт 2 проводится в |
схеме с параллельным соединением |
сопротивлений (рисунок 3.2).
29
A1
A2 A3
Е
V
R2 |
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.2
3) Опыт 3 проводится в схеме с параллельным соединением сопротивлений (рисунок 3.3).
V1
A1 
a
R1
A2 A3
Е
V |
|
V2 |
|
R2 |
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
b |
Рисунок 3.3
4) Параметры элементов схем заданы в таблице 3.1 и выбираются по номеру варианта.
30