Методическое пособие по электронике 30.05.2017 (1210981)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный государственный

университет путей сообщения»

Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь»

Дё Ден Бок, Д.В. Радионов

Электроника

Методическое пособие
по выполнению лабораторных

работ по дисциплине «Основы электроники»

Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2017

УДК 656.257:656.21(075.8)

ББК О275.312я73+О213-04я73

Е 676

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент

кафедры «Автоматика телемеханика и связь»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения

Н.А. Нахалов

Кандидат технических наук, доцент

кафедры «Автоматика телемеханика и связь»

Дальневосточного государственного университета путей сообщения

А.А Панченко

УДК 656.257:656.21(075.8)

ББК О275.312я73+О213-04я73

© ДВГУПС, 2017

ВВЕДЕНИЕ

В настоящем методическом пособии представлено содержание лабораторных работ по основам электроники, описание лабораторного стенда”ELECTRONIC”, указания для самостоятельной обработки результатов измерений. Цель данного методического пособия – обеспечить взаимодействие студента непосредственно с исследуемым оборудованием, при этом схемы исследования предпочтительно собираются вручную в ходе проведения лабораторной работы. В результате удается привить студентам практические навыки в проведении исследований различных электронных устройств и, закрепить тем самым, теоретические знания по основным разделам курса.

В процессе подготовки к лабораторной работе необходимо заранее внимательно ознакомиться с объектом исследования, дополнительной литературой, уяснить порядок выполнения работы, подготовить отчет, содержащий цель работы; электрическую схему, выполненную по стандарту; таблицы для результатов измерений и вычислений. Для контроля своей подготовленности следует ответить на вопросы, приведенные в конце описания каждой лабораторной работы.

1. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

При проведении лабораторных работ необходимо строго выполнять правила техники безопасности, несоблюдение которых может привести к поражению электрическим током. В случаях, когда электрический ток, проходящий через тело человека, оказавшегося в электрической цепи, превышает 50 мА, электротравма обычно заканчивается смертельным исходом, поэтому напряжения 220 В является опасными. Схемы разрешается включать только после проверки правильности их монтажа преподавателем. Если после сборки схем и включения питания гаснет индикация питания +5В, +12В, -12В, чувствуется запах дыма, в результате высокого нагрева элементов, немедленно отключить стенд и доложить преподавателю.

1.1. Техническое описание лабораторного стенда

Учебный стенд по электронике относится к области обучающих устройств и может быть использован для получения практических навыков работы с аналоговыми и цифровыми электрическими схемами во время проведении лабораторных работ и научных исследований. Стенд содержит корпус, внутри которого установлены блок питания, генератор синусоидальных сигналов, генератор прямоугольных импульсов, генератор логического 0 или 1, на лицевой стороне которого размещены макетное поле, переключатель частоты синусоидального сигнала, регулятор амплитуды синусоидального сигнала, два регулятора напряжения от 0 до +12 и от 0 до -12 В, два мультиметра, осциллограф с сенсорным управлением и датчики индикации. В качестве макетного поля выбрано макетное поле марки MS-102 с сигнальными гнездами, объединенными в группы, предназначенными для подачи входного сигнала различной формы на исследуемую электрическую схему, с монтажными гнездами, предназначенными для установки исследуемых элементов электроники и с шинами питания.

Рис.1. Структурная схема стенда

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ИЗУЧЕНИЕ R,L,C В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: ознакомиться с линейными элементами цепи: резистором, катушкой индуктивности, конденсатором. Экспериментально определить электрические параметры пассивных элементов.

Краткая теория

Элементы схемы – это идеализированные элементы, учитывающие определенные физические процессы реальной электрической цепи. Все элементы схем делятся на активные и пассивные. К активным элементам схемы относятся источники энергии.

К пассивным элементам схемы относятся резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы (С). Они являются линейными элементами, если их сопротивление, индуктивность и ёмкость остаются постоянным при любом напряжении и токе.

Частотные характеристики пассивных элементов электрических цепей – это зависимость их сопротивления и фазового сдвига (φ) между напряжением и током от частоты (f).

Реальные пассивные элементы электрических схем обладают как сопротивлением R, так и индуктивностью L, и емкостью C. Однако во многих случаях некоторыми характеристиками элемента можно пренебречь из-за их незначительности по сравнению с более значимым. То есть у резистора можно пренебречь индуктивностью и ёмкостью, у катушки индуктивности можно пренебречь сопротивлением и ёмкостью, а у конденсатора можно пренебречь сопротивлением и индуктивностью. Такие элементы электрических цепей называются идеальными, и они используются как для представления реальных элементов, так и для составления схем их замещения в расчётных схемах. В дальнейшем рассмотрим идеальные пассивные элементы электрических цепей.

Активное сопротивление (R) – идеализированный элемент схемы, учитывающий преобразования электрической энергии в другие виды энергий (тепловую, механическую, световую, химическую),кроме энергии магнитного, электрического полей. Измеряется в омах, килоомах, мегаомах.(1кОм=1000 Ом.)

Катушка индуктивности (L) – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в магнитном поле, которую может полностью возвратить в последующем.

Математическая модель катушки индуктивности отражает то, что приложенное к ней напряжение уравновешивается ЭДС самоиндукции e.

, (1.1)

где L – индуктивность катушки, измеряемая в Генри (Гн).

Реактивное сопротивление индуктивности:

X_L= ωL = 2πfL, (1.2)

На переменном токе катушка обладает индуктивным сопротивлением

которое может быть определено через действующее значение напряжения на катушке и действующее значение протекающего по ней тока по формуле:

, (Ом) (1.3)

X_L= const – для линейных катушек индуктивности.

В соответствии с формулой сопротивления катушки индуктивности видно, что оно пропорционально частоте f. В то же время сдвиг по фазе между напряжением и током катушки индуктивности равен π/2.

Конденсатор (С) – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в электрическом поле, которую может полностью возвратить в последующем. Поэтому конденсатор активную энергию не потребляет, и его активная мощность равна нулю (P = 0).

Математическая модель конденсатора:

(1.4)

где С – ёмкость конденсатора, измеряемая в пикофарадах, нанофарадах или в микрофарадах(1 мкФ = 10 ^-6 Ф).

Емкостное сопротивление - это сопротивление, которое возникает в результате явления магнитоэлектрической индукции (второе уравнение Максвелла), в результате которой возникает ток смещения, на образование которой расходуется энергия электрического тока.

, (1.5)

Порядок выполнения

Перед сборкой схемы, убедиться в том, что все ручки регуляторов находятся в крайнем левом положении. После сборки схемы стенд не включать без проверки преподавателя!

Для исследования резистора собрать схему рис.1.1 подключив с помощью соединительных проводов – источник регулируемого постоянного напряжения 0-12В.

Рис. 1.1. Исследование резистора

Снять вольт-амперную характеристику изменяя напряжение от 0 до 12В. Результаты записать в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Результаты измерений

U,В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
I,А
R,Ом

Рассчитать сопротивление резистора по Закону Ома для всех значений токов, результаты занести в табл.1.1. Построить график зависимости тока от напряжения . Проверить соотношение . На основе проведенных опытов сделать вывод о том, является ли резистор линейным элементом.

Для исследования катушки индуктивности собрать схему рис.1.2 подключив с помощью соединительных проводов источник регулируемого постоянного напряжения 0-12В.

Рис.1.2 Исследование катушки индуктивности

Снять вольт-амперную характеристику изменяя напряжение от 0 до 0,8В. Результаты записать в табл.1.2.

Таблица 1.2

Результаты измерений

Рассчитать по показаниям приборов омическое сопротивление катушки, значения занести в табл.1.2. Построить график . На основе проведенных опытов сделать вывод о том, является ли катушка линейным элементом.

Для исследования конденсатора собрать схему рис.1.3 подключив с помощью соединительных проводов – источник регулируемого постоянного напряжения 0-12В.

Рис. 1.3. Исследование конденсатора

Снять вольт-амперную характеристику изменяя напряжение от 0 до 12В. Результаты записать в табл.1.3.

Таблица 1.3

Результаты измерений

Построить график . На основе проведенных опытов сделать вывод о том, является ли конденсатор линейным элементом.

Отчет по работе должен содержать:

1. Цель работы.

2. Исходные данные для расчета.

3. Принципиальную схему лабораторной работы.

4. Таблицы экспериментальных и расчетных данных.

5. Краткие выводы по результатам.

После выполнения лабораторной работы выключить стенд. Все ручки-регуляторы установить в крайнее левое положение. Электронные компоненты и провода сложить в специальную коробку и сдать преподавателю.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

ИЗУЧЕНИЕ R,L,C В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР