 |
Порядок выполнения. Теоретические сведения. Задание и исходные данные. Контрольные вопросы. Литература. Лабораторная работа № 6
|
|
|
|
Порядок выполнения
Теоретические сведения
Исследование цепей с индуктивно связанными элементами Цель работы –В результате проведения лабораторной работы студенты должны знать особенности явлений, происходящих в электрических цепях с индуктивными связями; уметь определять коэффициент взаимоиндукции и составлять уравнения электрического равновесия; приобрести навыки определения одноименных зажимов и построения векторных диаграмм цепей с индуктивными связями. Элементы электрической цепи называют индуктивно (магнитно) связанными, если они обладают общим магнитным потоком, созданным токами этих элементов. Напряжение на индуктивно связанном элементе компенсирует падение напряжения на активном сопротивлении элемента и ЭДС само– и взаимоиндукции. Направление ЭДС взаимоиндукции зависит от взаимного направления токов элементов относительно одноименных зажимов. Одноименные зажимы двух индуктивно связанных элементов определяются по сопротивлению их последовательного соединения, которое измеряется дважды при разной полярности включения одного из этих элементов. Поскольку анализ цепей необходимо проводить исходя из фактических параметров составляющих элементов, работа начинается с экспериментального определения характеристик заданных индуктивно связанных катушек.
Задание и исходные данные
В работе используются блоки переменных напряжения, сопротивления и элементы наборного поля. Токи и напряжения измеряются ампервольтметрами, сдвиги фаз напряжений и токов – электронным фазометром (измерителем разности фаз). Точное значение установленной частоты определяется частотомером.
|
|
|
Задачи работы - определение фактических параметров двух индуктивно связанных катушек; построение векторной диаграммы напряжений при последовательном соединении индуктивно связанных катушек и определение одноименных зажимов; построение векторной диаграммы и определение входного сопротивления при параллельном соединении индуктивно связанных катушек
Задание 1. Определить параметры индуктивно связанных катушек (элемент наборного поля) на заданной частоте и оформить в таблицу. Для этого собрать простейшую цепь. В качестве резистора R0 использовать блок переменного сопротивления, установив R0 = 10…30 Ω. Резистор R0 предназначен для создания напряжения, пропорционального току, необходимого для подключения фазометра. ЭДС источника повышать, начиная с минимальных значений, и установить таким, чтобы ток не превышал допустимого значения, указанного на элементе. Измерить ток I, напряжение U и сдвиг по фазе φ на входе цепи и напряжение UM на выходе. Измерения выполнить при поочередном подключении катушек к источнику. Полученные значения занести в таблицу. По данным измерений вычислить параметры индуктивно связанных катушек. Результаты измерений занести в таблицу. Определить среднее значение коэффициента взаимоиндукции М из двух опытов.
Содержание отчета:
7. Наименование схемы.
8. Цель работы.
9. Состав схем стенда.
10. Схемы исследования.
11. Таблица
12. Расчетные формулы, расчеты.
Выводы по результатам измерений:
1. От чего зависит значение коэффициента взаимоиндукции.
Контрольные вопросы
1. Отчего зависит направление ЭДС взаимоиндукции?
2. Индуктивность – это….?.
Литература
Немцев М. В., Немцова М. Л. Электротехника и электроника. – Москва. Издательский центр «Академия: 2013. – 426 с.
Лабораторная работа № 6
Тема: Исследование полупроводникового диода
|
|
|
Цель работы: Отработка практических навыков проведения эксперимента.
Порядок выполнения
Теоретические сведения
Полупроводниковый прибор с одним р-n-переходом, имеющий два омических вывода, называют полупроводниковым диодом (рис. 1. 4). Одна из областей р-n-структуры (р+), называемая эмиттером, имеет большую концентрацию основных носителей заряда, чем другая область, называемая базой.
Статическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода изображена на рис. 1. 4. Здесь же пунктиром показана теоретическая ВАХ электронно-дырочного перехода, определяемая соотношением
I=I0(еU/(mjт)-1), (3)
где Iо — обратный ток насыщения (ток экстракции, обусловленный неосновными носителями заряда; значение его очень мало); U — напряжение на p-n-переходе; jт = kT/e — температурный потенциал (k — постоянная Больцмана, Т — температура, е — заряд электрона); m— поправочный коэффициент: m = 1 для германиевых р-n-переходов и m = 2 для кремниевых p-n-переходов при малом токе).
Задание и исходные данные
Задание 1. Снять по точкам статическую Вольтамперную характеристику (ВАХ) диода
Рис. 1 (а, б)
1. 1. Снять прямую ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Для ее измерения собрать схему (рис. 1, а).
Табл. 1
| Iпр(mA) | |||||||
| Uпр(В) |
Табл. 2
| Iобр(мкА) | |||||||
| Uобр(В) |
Последовательно устанавливая значения прямого тока Iпр диода, задаваемого током источника тока, равным: 0 – 10мА, запишите значения напряжения Unp и тока Iпр диода в табл. 1.
1. 2. Снять обратную ветвь ВАХ диода на основе кремния (1N914). Собрать схему (рис. 1, б). Переверните диод. Последовательно устанавливая ЭДС источника равными 0 – 50 В, запишите значения тока Iобр и напряжения Uобр в табл. 2.
1. 3. По полученным данным постройте графики Iпр(Unp) и Iобр(Uобр).
1. 4. Рассчитать дифференциальное сопротивление диода по графику прямой ветви ВАХ по формуле Rдиф= ∆ U/∆ I│ Iпр=const, при Iпр = 8 мА. Проделайте ту же процедуру для Iпр = 4 мА, Iпр = 2 мА и Iпр =0. 5 мА. Результаты расчетов запишите в отчет: Rдиф= ∆ U/∆ I│ Iпр=8мА=__. Построить график зависимости Rдиф= f(Iпр).
|
|
|
1. 7. Исследовать статическую ВАХ диода на основе германия. Повторить пункты 1. 1 – 1. 6 для диода mbrd835.
Задание 2. Снять статическую вольтамперную характеристику (ВАХ) диода используя осциллограф
Это наиболее быстрый и удобный способ исследования ВАХ, непосредственно наблюдая ее на экране осциллографа.
2. 1. Собрать схему, приведенную на рис. 3. 3.
2. 2. Получить на экране осциллографа изображение ВАХ. Для этого: на выходе генератора установить треугольный сигнал с амплитудой 10В, частотой 10Гц и скважностью 50%.
Осциллограф поставить в режим В/А. При таком подключении координата точки луча по горизонтальной оси осциллографа будет пропорциональна напряжению, подаваемому на А-вход, а по вертикальной – току через диод. Поскольку напряжение в вольтах на резисторе 1 Ом численно равно току через диод в амперах (I=U/R=U/1=U), по вертикальной оси можно непосредственно считывать значения тока. Это и позволит получить вольтамперную характеристику непосредственно на экране осциллографа. Таким образом, ток и напряжение в каждой точке ВАХ вычисляются из соотношений: I = Y Ky. канВ, U= X Ky. канА, где Y, X& nb– координата точки луча, в делениях шкалы осциллографа; Ky. канА, Ky. канВ – масштабные множители осциллографа по оси Y каналов А и В, причем в размерности множителя канала В Ky. канВ 1мВ соответствует 1мА.
Подобрать значения Ky. канА, Ky. канВ так, чтобы луч не выходил за пределы экрана, а изображение ВАХ было по возможности максимальным. Осевые линии на сетке экрана совпадают с осями ВАХ
Контрольные вопросы:
1. Принцип действия полупроводникового диода.
2. Практическое применение диодов.
|
|
|
