Обозначения и свойства конденсаторов и катушек индуктивностиТаблица 4
3.2. Приборы и вспомогательные элементы 3.2.1. Амперметры 3.2.2. Вольтметры 3.2.3. Осциллограф 3.2.4. Блок ваттметра (описан в Приложении 2) 3.2.5. Ключи, управляемые с клавиатуры 3.2.6. Умножитель напряжений 3.2.7. Блок источника ЭДС с заданной формой выходного напряжения 3.2.8. Блоки источников тока с заданной формой выходного тока
3.3. Порядок проведения экспериментов Эксперимент 1. Идеальный источник постоянной ЭДС а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.2 (верхняя часть). Подключите идеальный источник постоянной ЭДС на систему из нескольких нагрузочных резисторов. Размыкая и замыкая перемычки у резисторов и измеряя ток и напряжение, заполните таблицу в разделе "Результаты экспериментов". Постройте внешние характеристики идеальных источников ЭДС. б)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Автоматизировать процесс снятия внешней вольт-амперной характеристики идеальное источника ЭДС можно с помощью осциллографа, работающего в режиме характериограф; (рис.2, нижняя часть). В этом случае дополнительный источник синусоидального напряжения обеспечивает протекание различных значений тока через источник идеальной ЭДС, внешняя характеристика изображается непосредственно на экране. Снимите характеристики всех источников ЭДС нижней схемы рис.2 этим методом и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов". С методикой измерения Bы можете ознакомиться по Приложению 2. Рис.2 Эксперимент 2. Идеальный источник постоянного тока. а)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.3 (верхняя часть). Подключите идеальный источник постоянного тока на систему из нескольких нагрузочных резисторов. Размыкая и замыкая перемычки у резисторов и измеряя ток и напряжение, заполните таблицу в разделе "Результаты экспериментов". Постройте внешнюю характеристику идеального источника тока. б)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.3, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов".
Рис.3
Эксперимент 3. Зависимые источники ЭДС, управляемые напряжением а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.4 (верхняя часть). Подключая цепь управления источника к различным источникам ЭДС, размыкая и замыкая перемычки нагрузки и измеряя ток и напряжение, заполните таблицы в разделе "Результаты экспериментов". Постройте характеристики источника. б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.4, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов". Рис.4 Эксперимент 4. Зависимые источники тока, управляемые напряжением а)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.5 (верхняя часть). Подключая цепь управления источника к различным источникам ЭДС, заполните таблицы в разделе "Результаты экспериментов" и постройте внешние характеристики источника. б)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.5, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов" Эксперимент 5. Зависимые источники ЭДС, управляемые током (1) а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.6 (верхняя часть). Для выбранного входного тока источника, размыкая и замыкая перемычки нагрузки и измеряя ток и напряжение, заполните таблицы в разделе "Результаты экспериментов" и постройте внешние характеристики источника при различных величинах входного тока. б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.6, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов". Рис.5 Рис.6 Эксперимент 6. Зависимые источники тока, управляемые током а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.7 (верхняя часть). Подключая цепь управления источника к различным источникам тока, размыкая и замыкая перемычки нагрузки и измеряя ток и напряжение, заполните таблицы в разделе "Результаты экспериментов" и постройте характеристики источника. б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.7, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов". Рис.7
Эксперимент 7. Вольт-амперные характеристики резистора
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.2 (верхняя часть). Установите номиналы сопротивлений для любых двух резисторов в 100 и 200 Ом. Снимите вольт-амперную характеристику поочередно для каждого из сопротивлений, используя амперметр и вольтметр и подключая к этим резисторам различные источники ЭДС. Постройте вольт-амперные характеристики резисторов в разделе "Результаты экспериментов". б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Соберите цепь согласно схеме на рис.8. Получите те же характеристики, используя осциллограф в режиме характериографа. Характеристика первого сопротивления снимается при запуске программы вычислений, второго - при переключении ключа Space. Вычислите значения сопротивлений по вольт-амперным характеристикам.
Рис.8
Эксперимент 8. Внешние характеристики неидеальных источников тока и ЭДС
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберите цепь согласно схеме на рис.9 (верхняя часть). Снимите внешние характеристики неидеальных источников с помощью вольтметра и амперметра, изменяя нагрузочное сопротивление. Заполните таблицу в разделе "Результаты экспериментов" и постройте внешние характеристики источников. б)Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа. Для схемы (рис.9, нижняя часть) снимите характеристики и зарисуйте их на экране осциллографа, изображенном в разделе "Результаты экспериментов".
Рис.9
Эксперимент 9. Исследование процессов в катушке индуктивности
Соотношения между током и напряжением в катушке индуктивности исследуются при подаче последовательности разнополярных прямоугольных импульсов напряжения Соберите цепь согласно схеме на рис.10. Получите осциллограммы тока и напряжения на катушке индуктивности. Зарисуйте их в разделе "Результаты экспериментов". Из осциллограмм определите величину индуктивности, используя формулы из табл.4. Рис.10 Эксперимент 10. Исследование процессов в конденсаторе.
Соотношения между током и напряжением в конденсаторе исследуются при подаче последовательности разнополярных прямоугольных импульсов тока. Соберите цепь согласно схеме на рис.11. Получите осциллограммы тока и напряжения на конденсаторе. Зарисуйте их в разделе "Результаты экспериментов". Из осциллограмм определите величину емкости конденсатора, используя формулы из табл.4. Рис.11 Отчет Отчет должен содержать: 4.1. Все пункты задания и схемы подключения к приборам исследуемых цепей. 4.2. Расчет исследуемых цепей. 4.3. Эпюры напряжений на входе и выходе цепей и измеренные параметры сигналов. Эксперимент 1. Идеальный источник постоянной ЭДС а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик
Эксперимент 2. Идеальные источники постоянного тока. а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик
Эксперимент 3. Зависимые источники ЭДС, управляемые напряжением а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик
Эксперимент 4. Зависимые источники тока, управляемые напряжением
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик Эксперимент 5. Зависимые источники ЭДС, управляемые током
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик
Эксперимент 6. Зависимые источники тока, управляемые током
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик Эксперимент 7. Вольт-амперные характеристики резисторов
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа
Расчет по результатам измерений Сопротивление первого резистора ______________________ Расчет по результатам измерений Сопротивление второго резистора ________________________ Семейство характеристик
Эксперимент 8. Внешние характеристики неидеальных источников тока и ЭДС
а) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра
б) Снятие вольт-амперных характеристик с помощью осциллографа Семейство характеристик Внутреннее сопротивление Измерение неидеального источника ЭДС _______________________ Внутреннее сопротивление неидеального источника тока _______________________ Напряжение холостого хода неидеального источника ЭДС _______________________ Ток короткого замыкания неидеального источника тока _______________________
Эксперимент 9. Исследование процессов в катушке индуктивности Формула для расчета индуктивности ______________________
Осциллограмма тока и напряжения на индуктивности
Значения параметров Измерение Напряжение на катушке, В _______________________ Время действия напряжения, с_______________________ Приращение тока, А _______________________ Индуктивность, Гн _______________________ Эксперимент 10. Исследование процессов в конденсаторе. Формула для расчета индуктивности
Осциллограмма тока и напряжения на индуктивности
Значения параметров Измерение
Ток через конденсатор, А _______________________ Время прохождения тока, с _______________________ Приращения напряжения, В _______________________ Расчет по результатам измерений Емкость, Ф _______________________
Контрольные вопросы 5.1. Перечислите все возможные типы источников ЭДС, имеющиеся в программе Electronics Workbench. Каковы их свойства и условные обозначения? 5.2. Чему равно внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС и как его определить? 5.3. Перечислите все возможные типы источников тока, имеющиеся в программе Electronics Workbench. Каковы их свойства и условные обозначения? 5.4. Чему равно внутреннее сопротивление идеального источника тока и как его определить? 5.5. Чем отличаются неидеальные источники энергии от идеальных? 5.6. Как осуществить эквивалентное преобразование неидеального источника напряжения в неидеальный источник тока и обратное преобразование? 5.7. Представьте все возможные виды вольт-амперных характеристик исследованных активных и пассивных двухполюсников. В чем их различия? 5.8. К идеальной катушке индуктивности с нулевым начальным значением тока подключается идеальный источник постоянной ЭДС. Как из графика тока в катушке определить величину индуктивности? 5.9. К идеальной катушке индуктивности с ненулевым начальным значением тока подключается идеальный источник постоянной ЭДС. Как будет изменяться график при изменении величины начального тока? 5.10. К идеальной катушке индуктивности с нулевым начальным значением тока подключается идеальный источник синусоидальной ЭДС. Нарисуйте временные зависимости тока в индуктивности при различных начальных фазах подключения источника ЭДС. 5.11. К идеальному конденсатору с нулевым начальным напряжением подключается источник постоянного тока. Как из графика напряжения на конденсаторе определить величину его емкости? 5.12. К идеальному конденсатору с ненулевым начальным напряжением подключается источник постоянного тока. Нарисуйте временные зависимости напряжения на конденсаторе при различных значениях начального напряжения. 5.13. К идеальному конденсатору с нулевым начальным значением напряжения подключается идеальный источник синусоидального тока. Нарисуйте временные зависимости напряжения на конденсаторе при различных начальных фазах подключения источника тока.
Литература 6.1. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники: - М.: Высш.шк.,1988.-464с. 6.2. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники: Учеб.пособ.-3-изд.-М.: Радио и связь, 1990.-511с. 6.3. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т./Под общей ред. Д.И.Панфилова. –М.: ДОДЕКА,2000.-288с. 6.4. Шанаев О.Т. Система моделирования Electronics WorkBench. –Алматы, 2003. –250 с. 6.5. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. -М.:"Салон-Р", - 1999. -506 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
|