Слайд 1ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ МЕХАТРОННЫХ И МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Практическая работа №1
Слайд 2
Закон Ома:
Первый закон Кирхгофа:
Второй закон Кирхгофа:
Слайд 5Задача 1
Рассчитать напряжения на резисторах и ток через каждый резистор,
если ЭДС источника питания равна E1=5 В, а сопротивления R1=100
Ом, R2=510 Ом, R3= 10 кОм.
Слайд 6Решение:
1. Зададим направление токов в ветвях.
Просто проставим его наугад. Не
важно, угадаем мы сейчас направление или нет. Если угадали, то
в конце расчета мы получим ток со знаком плюс, а если ошиблись – со знаком минус. Итак, обозначим токи в ветвях стрелочками с подписями I1, I2, I3.
Слайд 7Решение:
2. Зададим направление обхода контуров.
Будем использовать два независимых контура. Для
этого зададимся в каждом контуре направлением обхода контура. Это некоторое направление в
контуре, которое мы принимаем за положительное.
I
II
Слайд 8Решение:
3. Запишем первый закон Кирхгофа.
I1 I2 I3=0
Слайд 9Решение:
4. Запишем второй закон Кирхгофа для двух контуров.
Контур 1: I1·R1+I2·R2=E1
Контур
2: I2·R2+I3·R3=0
Видим, что в контуре 2 нет источников питания, поэтому
в левой части у нас ноль.
Слайд 10Решение:
Мы получили три уравнения с тремя неизвестными.
Нам остается только решить
такую систему уравнений
PS Решить данную систему можно вручную, используя метод
Гаусса, метод Крамера, или используя математические пакеты, которые сделают это за вас.
Слайд 11Решение:
Видим, что все токи получились у нас со знаком плюс.
Это значит, что мы верно угадали их направление.
Слайд 12Решение:
Однако из условия задачи необходимо найти не только токи через
резисторы, но и падение напряжения на них.
Сделать это можно
с помощью закона Ома.
Закон Ома связывает между собой ток, напряжение и сопротивление. Если нам известны любые две из этих величин, мы легко можем найти третью. В данном случае мы знаем сопротивление и ток, который течет через это сопротивление. Поэтому, используя вот эту формулу, находим напряжение на каждом резисторе.
Слайд 15Задача 2
Рассчитать напряжения на резисторах и ток через каждый резистор,
если E1=15 В, E2=24 В, R1=10 Ом, R2=51 Ом, R3=
100 Ом, R4=1 кОм, R5=10 Ом, R6=18 Ом, R7=10 кОм.
Слайд 16Решение:
1. Зададим направление токов в ветвях.
Просто проставим его наугад. Не
важно, угадаем мы сейчас направление или нет. Если угадали, то
в конце расчета мы получим ток со знаком плюс, а если ошиблись – со знаком минус. Итак, обозначим токи в ветвях стрелочками с подписями I1, I2, I3, I4, I5, I6.
Слайд 17Решение:
2. Зададим направление обхода контуров.
Будем использовать три независимых контура. Для
этого зададимся в каждом контуре направлением обхода контура. Это некоторое направление в
контуре, которое мы принимаем за положительное.
Слайд 18Решение:
3. Запишем первый закон Кирхгофа.
Узел A: I1 I2 I4=0
Узел
B: I2 I3 I5=0
Узел C: I1 + I3 I6=0
Слайд 19Решение:
4. Запишем второй закон Кирхгофа для трех контуров.
Контур 1: I1·R1+I1·R2+I1·R3=E1E2
Контур
2: I4·R4+I4·R7I5·R5=E2
Контур 3: I5·R5I6·R6=0
Слайд 20Решение:
Мы получили шесть уравнений с шестью неизвестными.
Нам остается только решить
такую систему уравнений
Слайд 21Решение:
Данную систему уравнений удобно решать методом Крамера в программе MS
Excel (https://lumpics.ru/how-solve-system-equations-excel/)
Слайд 22Решение:
Мы видим, что почти все токи, кроме I4 получились у
нас со знаками «минус». Это значит, что мы не угадали
их направление, когда рисовали стрелочки на рисунке 2 . То есть все токи, кроме тока I4 на самом деле текут в противоположные стороны. А ток I4 течет так, как мы нарисовали.
Слайд 23Решение:
Используя закон Ома, находим напряжение на каждом резисторе.
Слайд 25Задания для самостоятельной работы
Критерии оценки:
«5» – 4 правильно решенные задачи
«4»
– 3 правильно решенные задачи
«3» – 2 правильно решенные задачи