МУ к ЛР №1-15 (1265917), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2. Собрать на универсальной панели схему фазовращающего четырехполюсника, приведенную на рисунке. Установить напряжение на входе U1 = 5 В и частоту 500 Гц. В течение опыта поддерживать U1
постоянным.
3
. Установить на магазинах сопротивлений и емкостей рассчитанные в п. 1 значения 
и C, соответствующие различным значением ,
с точностью, которую позволяют достичь применяемые магазины. Измерить электронным вольтметром напряжения на выходе 
и на резисторе 
. С помощью осциллографа измерить фазовый сдвиг между 
и . При этом рекомендуется усиление каналов осциллографа отрегулировать так, чтобы амплитуды и были равными. Опытные данные внести в таблицу.
Экспериментальные и расчетные данные
| f | U1 | | R | C | Опытные данные | Расчетные данные | |||||||||||
| U1 | U2 | |
| I | z | x | xк | Lк | 1 | 2 | | ||||||
| Гц | В | град. | Ом | мкФ | В | В | град. | – | А | Ом | Ом | Ом | Гн | град. | град. | град. | |
Обратить внимание на неизменное равенство амплитуд 
и 
на экране осциллографа при различных или неизменность отношения 
при неотрегулированном осциллографе.
4. По данным п. 3 рассчитать I, z, x, 
, 
, . Расчетные данные внести в таблицу.
5. Сравнить заданные и полученные экспериментально величины 
и (задано 
).
6. Для одного из значений построить топографическую диаграмму.
7. По данным таблицы построить круговую диаграмму напряже-
ния .
Методические указания и рекомендации
1. Индуктивность катушки указана на стенде. Передаточной функцией четырехполюсника (по напряжению) для схемы рис. 13.1 является выражение
,
что, впрочем, соответствует известной формуле делителя напряжения. Для дальнейшего расчета воспользуемся обратной величиной:
,
где 
. После разделения действительной и мнимой частей и перевода левой части уравнения в алгебраическую форму с учетом 
получаем
,
,
откуда при 
и известных и 
определяются R и C:
,
.
Расчет величин R() и Rp() удобно произвести на компьюте-
ре (программа Mathcad). На экран выводятся сразу все требующиеся значения R и Rp. Переменную следует задавать в радианах: 
2. Напряжения 
и 
измеряются электронным вольтметром, переключатель пределов которого в начале измерения установить в положение 10 В с учетом, что напряжение U2 может превышать U1. Фазовый сдвиг между 
и 
измеряется электронным осциллографом.
3. По известным значениям U1, Up, R, C, Lк рассчитываются:
– ток в схеме I = Up / Rp;
– модуль полного сопротивления, z = U1 / I ;
– входное реактивное сопротивление, 
;
– угол сдвига фаз между I и 
, 
;
– угол сдвига фаз между I и , 
;
– угол = 1 + 2 .
Программа домашней подготовки
к выполнению работы
1. По учебникам, учебным пособиям и конспекту лекций изучить следующие вопросы:
– расчет последовательных цепей переменного тока комплексным методом [2, §§ 2.7 и 2.12].
– построение топографических диаграмм, в том числе методом «засечек» [3, § 3.18].
2. Заполнить бланк отчета по работе.
Контрольные вопросы
1. Какие цепи называются фазовращающими?
2. Построить качественно топографическую диаграмму для схемы, приведенной на рисунке в предположении, что 
. Указать на ней угол и углы 1 и 2 .
3. Построить качественную топографическую диаграмму для той же схемы, но в предположении, что 
. Возможно ли в этом случае выполнить условия, характерные для фазовращающей цепи?
4. Как измерить сдвиг по фазе между напряжениями на входе и выходе четырехполюсника при помощи осциллографа?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЦЕПЯХ С ОДНИМ РЕАКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
Цели работы. 1. Научиться экспериментально определять постоянную времени электрических цепей и изучить влияние параметров цепей на характер переходного процесса.
2. Приобрести навыки применения электронного осциллографа для исследования быстропротекающих процессов.
Объект и средства исследования
В работе исследуются переходные процессы, возникающие при периодическом переключении цепи, содержащей резистор и конденсатор, с зажимов одного источника постоянного напряжения (–Е2) на зажимы другого (+Е1), как показано на рис. 14.1 и 14.2. Для этих целей в работе используется генератор прямоугольных импульсов, действие которых на цепь эквивалентно периодическому переключению источников постоянной ЭДС. Исследование кривых изменений токов и напряжений в переходном режиме осуществляется с помощью осциллографа. Схема собирается на универсальной панели.
Е1 = Е2, tu1 = tu2 = T/2.
Рис. 14.1 Рис. 14.2
Рабочее задание
1. Включить генератор прямоугольных импульсов и осциллограф на прогрев, после чего установить заданное входное напряжение генератора (
2 В) и частоту импульсов (1...2 кГц).
2. Подключить осциллограф к выходным зажимам генератора («0», « ») и отрегулировать его так, чтобы основную часть экрана занимал один период выходного напряжения (рис. 14.2). Согласно правилам работы с осциллографом, измерить и записать значения 
и 
и длительность 
и 
импульсов генератора.
3. Собрать последовательную цепь RC и подключить ее к выходным зажимам генератора (используя магазин сопротивлений и «Магазин C » либо конденсатор С3 с панели «Элементы цепи»). Цепи такого рода называются интегрирующими, если напряжение снимается с конденсатора, и дифференцирующими, если с резистора. Установить 
(0.015...0.05) мкФ и подключить канал I осциллографа к входу цепи, а канал II – к зажимам конденсатора (схема должна соответствовать рис. 14.3). Подобрать 
таким, чтобы напряжение на конденсаторе явно достигало своего установившегося значения в течение времени .
4. Зарисовать с осциллографа (друг под другом) кривые входного импульса и переходных напряжений на конденсаторе и резисторе (см. методические указания к работе, п. 1). Измерить начальные (при 
) и установившиеся значения снятых напряжений и занести данные опыта в таблицу. Обратить внимание на выполнение законов Кирхгофа в момент коммутации и в установившемся режиме, а также законов коммутации.
Исследование цепи
| Umвх | UR(0) | URnр | UC(0) | URCnр | Rн | ||||||
| мм | В | мм | В | мм | В | мм | В | мм | В | Ом | |
| 1 | | ||||||||||
| 2 | Rн = 2R | ||||||||||
5. По осциллограмме напряжения на резисторе определить постоянную времени исследуемой цепи 
. Рассчитать по известным параметрам цепи ( , 
) и сравнить полученные результаты.
6. По данным таблицы и рассчитанной постоянной времени записать выражение для переходного тока в цепи 
и 
.
7. Рассчитать, считая известными и , переходный ток в цепи при переключении ее от 
к 
и сравнить с полученным в п. 6 результатом.
8. Подключить параллельно конденсатору резистор 
(второй магазин сопротивлений), имитирующий нагрузку интегрирующей цепи (
). Зарисовать с экрана осциллографа кривые переходных напряжений 
и 
. Измерить и занести в таблицу начальные (при ) и принужденные значения этих напряжений. На основании данных таблицы и п. 5 записать выражения для и . Сделать заключение о влиянии нагрузки на форму выходного импульса интегрирующей цепи.
9.* Отключить и вместо него включить параллельно конденсатору конденсатор 
, емкость которого неизвестна. Зарисовать с экрана осциллографа кривую (линейно изменяющееся напряжение – цепь приблизилась к идеальной интегрирующей) и вычислить по ней цепи. Начертить схему цепи и вычислить по известным значениям , и емкость .
Методические указания и рекомендации
1. При снятии кривых напряжения и 
осциллограф подключается соответственно по схеме рис. 14.3 и 14.4 (обратить внимание на «нулевые» зажимы генератора и осциллографа). Для этих целей достаточно поменять выводы резистора и конденсатора на универсальной панели.
|
|
|
Рис. 14.3 Рис. 14.4
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
