Обработка результатов измерений

1. Постройте потенциальную диаграмму для внешнего контура цепи с двумя источниками. Для этого воспользуйтесь результатами измерений напряжений на зажимах подключенных источников U_E1, U_E2 и падений напряжений на резисторах U₁, U₂. С помощью построенной диаграммы найдите токи всех ветвей. Для определения тока I₃ воспользуйтесь первым правилом Кирхгофа.

2. Проверьте выполнение баланса мощности в цепи с двумя источниками.

3. Считая известными напряжения на зажимах источников и сопротивления резисторов, найдите токи ветвей методом узловых потенциалов и методом наложения.

4. Результаты расчётного определения токов двумя методами и измеренные значения сведите в таблицу 5. Сравните измеренные и расчётные значения токов ветвей, сделайте соответствующий вывод.

5. По результатам измерений определите, какой из источников (Е ₁ или Е ₂) является потребителем.

Контрольные вопросы

1. Изобразите качественно потенциальную диаграмму цепи с двумя источниками (рис.3) при отключенном резисторе R3 и при коротком замыкании между узлами b и d (R3 =0).

2. Изобразите потенциальную диаграмму для внешнего контура цепи с двумя источниками ЭДС, изменив направление действия ЭДС одного из источников на противоположное, то есть при их согласном включении.

3. Сформулируйте способ определения тока I3 по потенциальной диаграмме для внешнего контура (см. рис.3).

4. Сформулируйте метод наложения.

5. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи и правила Кирхгофа.

6. Объясните, как определить направления тока, протекающего через резистор, с помощью вольтметра.

7. Получите аналитическое выражение для условия, при выполнении которого источник Е2 становится потребителем энергии.

 

Лабораторная работа N 3

«Изучение нелинейных цепей постоянного тока»

Цель работы:

· усвоение понятий вольтамперной характеристики, статического и дифференциального сопротивлений нелинейного элемента;

· приобретение навыков применения правил Кирхгофа для анализа нелинейных цепей;

· изучение последовательного и параллельного соединений нелинейных элементов;

· приобретение навыков использования метода эквивалентного генератора для анализа нелинейной цепи.

В этой лабораторной работе изучаются нелинейные элементы, их вольтамперные характеристики (ВАХ) и методы анализа нелинейных цепей. ВАХ (для U >0) лампы накаливания (ЛН) и полупроводникового диода (VD) приведены на рис. 4. В области отрицательных напряжений ЛН имеет такую же вольтамперную характеристику, у диода токи при U <0 существенно меньше.

Рис. 4. Вольтамперные характеристики диода и лампы накаливания

Схемы цепей изображены на рис. 5 (а и б).

а) б)

Рис. 5. Схема цепи для определения ВАХ нелинейного элемента:
а) опыт с лампой накаливания ЛН; б) опыт с полупроводниковыми диодами VD.

 

Цепь состоит из нелинейного элемента, подключённого к источнику постоянного напряжения Е, и двух мультиметров. В качестве нелинейных элементов поочерёдно используются малогабаритная лампа накаливания ЛН и полупроводниковый диод VD (один или два, соединённые последовательно). Мультиметры используются для измерения напряжения на зажимах нелинейного элемента и его тока. В качестве источника постоянного напряжения используется регулируемый источник 0…15 В из лабораторного блока генераторов. В опыте с лампой накаливания (см. рис. 5а) дополнительный резистор R, показанный пунктирной линией, устанавливайте только при выполнении п. 3 программы работы.

В опыте с полупроводниковыми диодами (см. рис. 5б) введите в цепь дополнительно резистор R_E. Это позволит ограничить напряжение и ток диодов при максимальном напряжении на зажимах генератора.

Число используемых диодови номинальные сопротивления резисторов R_E, R приведены в таблице 6. Значение ЭДС E _A используется только один раз – при выполнении п. 6 программы.

Таблица 6

Подгруппа / бригада	R, Ом	RE, Ом	n	E A, В	Подгруппа / бригада	R, Ом	RE, Ом	n	E A, В
1 / 1					2 / 1
1 / 2					2 / 2
1 / 3					2 / 3
1 / 4					2 / 4

Рекомендуемая форма таблицы для результатов измерений дана ниже.

Лампа накаливания	Полупроводниковый диод
ВАХ ЛН	Статичес кое сопротивление ЛН	Параллельное соединение ЛН и R	Последовательное соединение диодов	Напряжение одного диода	Статичес кое сопротивление
U	I	R ст	U	I	IVD	Un	UVD,	Rст
В	мА	Ом	В	мА	В	Ом
		–						–
						0,2	0,1
…	…	…	…	…	…	…	…	…

 

 

Программа

1. Собрать на наборной панели цепь, изображённую на рис. 5а. Убедиться, что оба мультиметра переведены в режим измерения постоянных токов и напряжений (клавиша AC/DC отжата, в верхнем левом углу дисплея нет символа «AC»). Установить переключатель выбора режима амперметра на предел измерения “200 mА ”, а вольтметра – “20 V ”. Пригласить преподавателя для проверки цепи и уточнения задания.

2. Включить источник ЭДС. Снять ВАХ лампы накаливания – зависимость тока I от напряжения U, изменяя напряжение источника от 0 до 10 В с шагом 1,0 В. При малых токах и напряжениях (начальные участки ВАХ) следует использовать соответствующие пределы измерений (например, “2 mA ” и “2 V ”). Результаты занести в таблицу предложенной формы.

3. Снять ВАХ параллельного соединения линейного и нелинейного элементов (по аналогии с п. 2). Для этого следует подключить параллельно лампе накаливания резистор R (см. рис. 5а), предварительно измерив его сопротивление мультиметром. Номинальные сопротивления резистора R по вариантам указаны в таблице 6.

4. Собрать на наборной панели цепь, изображённую на рис. 5б. В зависимости от номера варианта в качестве нелинейного элемента используется один диод или последовательное соединение двух диодов (см. табл. 6).

5. Изменяя напряжение источника с шагом Δ U = 0,1 В, снять ВАХ диодов (7-8 точек). При этом напряжение источника следует увеличивать от 0 до максимального значения (примерно 15 В), что будет сопровождаться увеличением значений тока в цепи до 130-150 мА и напряжения на одном диоде до значения 0,7·В (1,4 В – для двух диодов). Результаты измерений занести в таблицу.

6. Установить напряжение E_A на зажимах источника (см. табл. 6), контролируя его по мультиметру, и измерить напряжение U_VDA и ток диода I_A.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: