Лабораторная работа №3 по дисциплине: «Компьютерное обеспечение специальности» на тему: «Основы работы с пакетом Multisim»

Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова
(филиал) федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Кафедра АИСУ

Лабораторная работа № 3

по дисциплине: «Компьютерное обеспечение специальности»
на тему: «Основы работы с пакетом Multisim»
Вариант № 2
Подготовил: ст. гр. АТ-22-2з
Рахмонов Шахзоджон
Принял: старший преподаватель
Лазарева Татьяна Ивановна
Старый Оскол 2023 г
Цель работы: знакомство с пакетом Multisim, принципами его работы, приобретение навыков работы по построению простейших электросхем.

№вар.	Е, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
2	20	10	30	80

Задание 4.3.1. Исследование последовательного соединения элементов электрической цепи постоянного тока.





Рисунок 1
Таблица 1

Результаты измерения				Результаты расчёта
I, A	UR1, B	UR2, B	UR3, B	RОБЩ, Ом	I, A	UR1, B	UR2, B	UR3, B
-0.167	0.2	5	13.333	120	-0.167	0.2	5	13.333

Электрические параметры сети:
- общее сопротивление электрической цепи R_ОБЩ:
R_ОБЩ=10 Ом+30 Ом+80Ом=120 Ом
- ток в цепи : ;
I=20 А/120 А=0.16 А
- напряжения на каждом из резисторов U_R1, U_R2, U_R3:
U_R1=-0.167 А*10 Ом=-1.67 В
U_R2=-0.167 А*30 Ом=-5 В
U_R3=-0.167 А*80 Ом=-13.36 В
Проверить выполнение второго закона Кирхгофа:
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех пассивных элементах цепи.

20 В=0.2 В+5 В+13.33 В
20 В=20 В
Результаты расчётов соответствуют результатам измерений.
Задание 4.3.2. Исследование параллельного соединения элементов электрической цепи постоянного
тока.




Рисунок 2
Таблица 2

Результаты измерения				Результаты расчёта
I, A	I1, А	I2, А	I3, А	RОБЩ, Ом	I, A	I1, А	I2, А	I3, А
2.917	2	0.667	0.25	120	2.917	2	0.667	0.25

Электрические параметры сети:
- общую проводимость G_ОБЩ (или общее сопротивление R_ОБЩ):

G_ОБЩ=1/10 Ом+1/30 Ом+1/80 Ом=0.145833333 Ом
- ток в неразветвленной части цепи :
;
I=20 В*0.145833333 Ом=2.917 А
- токи в ветвях

I₁=20 В/10 Ом=2 А
I₂=20 В/30 Ом=0.667 А
I₃=20 В/80 Ом=0.25 А
Проверить выполнение первого закона Кирхгофа:
Сумма токов в любом узле абсолютно любой электрической цепи равна нулю.

2.917 А=2 А+0.667 А+0.25 А
2.917 А=2.917 А
Составить баланс мощности и проверить его выполнение:

2.917 А*20 В=2² А*10 Ом+0.833² А*30 Ом+0.769² А*80 Ом
58.54 А=58.54 А
Результаты расчётов соответствуют результатам измерений.
Задание 4.3.3. Исследование смешанного соединения элементов электрической цепи постоянного тока.



Рисунок 3
Таблица 3

Результаты измерения
I1, А	I2, А		I3, А			UR1, B		UR2, B		UR3, B		UR4, B		UR5, B
0.266	0.078		0.188			2.656		-7.969		6.25		3.125		9.375
Результаты расчёта
RОБЩ, Ом		I1, А		I2, А	I3, А		UR1, B		UR2, B		UR3, B		UR4, B	UR5, B
13.437		0.266		0.078	0.188		2.656		-7.969		6.25		3.125	9.375

Аналитически рассчитать электрические параметры цепи, а именно:
- общее сопротивление цепи R_ОБЩ;
R_ОБЩ= R₁ + R₅ + (((R₂ + R₃) *R₄)/ (R₂ + R₃ + R₄)) =2 Ом+20 Ом+((90 Ом*20 Ом)/ (90 Ом+20 Ом)) =13.440 Ом
- ток в неразветвленной части цепи ;
I₁=E/R_ОБЩ=20 Ом/13.440 Ом=1,5 А
- токи в ветвях
I₂=(U₂+U₃)/(R₂+R₃) = (-7.969 В+6.25 В)/ (30 Ом+80 Ом) =-0,02 А
I₃ = U₄/R₄ = 22.124 В/20 Ом=0.442 А
- напряжения на каждом из резисторов .
U_R1= I₁*R₁=2,656 А*10 Ом=20,56 В;
U_R2= I₂*R₂=-7,969 А*30 Ом=-23 В;
U_R3= I₂*R₃=6.25 А*80 Ом=50 В;
U_R4= I₃*R₄=3.125 А*40 Ом=12.5 В;
U_R5= I₁*R₅=9.375 А*50 Ом=46.8 В.
Проверить выполнение первого и второго законов Кирхгофа.
-Первый закон Кирхгофа:
Сумма токов в любом узле абсолютно любой электрической цепи равна нулю.
I₁=I₂+I₃
0.266 А=0.078 А+0,188 А
0.266 А=0.266А
-Второй закон Кирхгофа:
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех пассивных элементах цепи.
E = U_R1 + U_R5 + U_R4
20 В = 2.256 В+9.375 В+3.125 В
20 В = 20 В
Результаты расчётов соответствуют результатам измерений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. 
   Соединение элементов схемы.
   

Чтобы соединить между собой компоненты схемы используется узел соединения. Но, для соединения между собой двух компонентов, не обязательно использовать узел. Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента и после изменения вида курсора устанавливается соединение.
Если необходимо соединить вместе два и более выводов элементов или соединить два вывода одного и того же элемента, то требуется установить соединение между двух выводов, а затем с третьего вывода вести линию соединения до пересечения с линией соединения первых двух выводов, в результате этого появится кружок в месте пересечения этих двух линий, после чего следует отпустить левую кнопку мыши и появиться узел соединения или коннектор.

2. 
   Использование измерительных приборов (вольтметра, амперметра).
   

Вольтметр находится в наборе Индикаторные устройства. Данный элемент показывает напряжение, приложенное к его выводам. Вольтметры включаются параллельно той части цепи, где необходимо определить напряжение.
Для того, чтобы вольтметр не повлиял на распределение токов и падение напряжений в отдельных участках измеряемой цепи, его сопротивление должно быть значительно больше, чем сопротивление измеряемой цепи. Если напряжение, приложенное к выводам таково, что потенциал на выводе, находящемся с не выделенной стороны, больше потенциала на выводе, находящемся с выделенной стороны, то знак напряжения, показываемого вольтметром, будет положительным. Иначе знак индицируемого напряжения будет отрицательным.
Амперметр находится так же в наборе Индикаторные устройства. Этот элемент показывает величину тока, протекающего через его выводы. Если направление тока, протекающего через выводы элемента, совпадает с направлением от не выделенной стороны к выделенной стороне, то знак величины индицируемого тока будет положительным. В противном случае знак будет отрицательным.
Чтобы измерить силу тока в цепи, нужно пропустить через измерительный прибор весь ток, поэтому амперметр включается в цепь последовательно. Сопротивление амперметра должно быть очень незначительным. Если бы амперметр имел большое сопротивление, то включение его в электрическую цепь повлекло бы за собой уменьшение силы тока в этой цепи.
Амперметры и вольтметры могут измерять как постоянные токи и напряжения, так и переменные.

3. 
   Файлы с каким расширением можно открыть с помощью опции Open?
   

4. 
   Какие вкладки имеет окно свойств элемента и для чего они предназначены (на примере резистора)?
   

Простые аналоговые элементы, такие, как различные источники, конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы, имеют один или несколько параметров. Сложные элементы имеют несколько взаимосвязанных параметров, которые вместе формируют модель конкретного элемента. Кроме заземления и соединяющего узла (которые не имеют параметров), все элементы имеют определенные значения параметров, установленные по умолчанию, и которые можно при необходимости изменить. Это делается через окно свойств элемента, которое открывается двойным щелчком мыши по элементу. Окно состоит из вкладок: Lable, Display, Value, Fault, Pins, User fields.

• 
  Label — ввод позиционного обозначения выделенного компонента (например, R1 — для резистора, С5 — для конденсатора и т. д.).
  

• 
  Display – С его помощью задается характер вывода на экран обозначений компонента. Например, вывод на экран краткой характеристики либо вывод на экран выбранных параметров.
  

• 
  Value – В диалоговом окне команды при выборе закладки Value задаются номинальное сопротивление компонента (резистора), значение линейного (ТС1) и квадратичного (ТС2) температурных коэффициентов сопротивления, tolerance –допуск сопротивления. Также можно указать тип компонента и оставить ссылку.
  

• 
  Fault – имитация неисправности выделенного компонента путем введения: leakage — сопротивления утечки; short — короткого замыкания; open — обрыва; none — неисправность отсутствует (включено по умолчанию).
  

• 
  Pins – окно контактов резистора. Указывается тип, статус сигнального пути ERK и статус NC (No Connection).
  

• 
  Variant – окно, указывающее подключение модификации и его статус.
  

• 
  User fields – окно с такими используемыми полями, как продавец, статус, цена, ссылка и т.д.
  

5. 
   Какие измерительные приборы вы использовали в лабораторной работе? Расскажите об особенностях их использования.
   

Вольтметр — прибор, предназначенный для измерения напряжения электрического тока в цепи. Включать вольтметр следует параллельно той части цепи, где определяется напряжение. Также следует следить за полярностью знаков, иначе вольтметр может показывать отрицательные значения, т. е. неверные.
Амперметр – это измерительный прибор для определения силы постоянного и переменного тока в электрической цепи. Показания амперметра зависят от величины протекающего через него тока, в связи, с чем сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением нагрузки должно быть как можно меньшим. Работа с данным прибором достаточно проста.
К примеру, для измерения тока, протекающего через цепь в ветке между двумя узлами необходимо включить виртуальный амперметр последовательно с цепью, как и реальный амперметр. В том случае если есть необходимость одновременно измерить ток другого узла цепи, можно включить другой амперметр в цепь. Результаты измерений отображаются в окне результатов на пиктограмме амперметра.