Сапсалев А.В. - Основы теории цепей - Методическое руководство к лабораторным работам - 1 (1276556), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Значения внутренних сопротивлений Ro1 и Ro2 источников питания исследуемой цепи вычисляются на основании выражения так называемого обобщенного закона Ома для активной ветви:
,
в котором 
.
3. В системе координат (Ui4, Ii4) или (Ii4, Ui4) неявное выражение ВАХ линейного активного двухполюсника, показанного на рис. 2.7, а, представляет собой уравнение прямой в отрезках (Ui4о, Ii4к) или, соответственно, (Ii4к, Ui4о):
,
где параметры активного двухполюсника Ui4о и Ii4к – его напряжение холостого хода и ток короткого замыкания. Отсюда легко получить два взаимодуальных выражения ВАХ активного двухполюсника в явной форме:
и 
с соответствующими им каноническими схемами: последовательной (рис. 2.12, а) и параллельной (рис. 2.12, б). Здесь
и 
– сопротивление и проводимость резисторов последовательной и параллельной канонических схем линейного активного двухполюсника.
| | |
| а | а |
| Рис. 2.12 | |
Параметры элементов этих схем связаны очевидными парами соотношений:
, 
и 
, 
.
Выбирая, к примеру, последовательную схему замещения активного двухполюсника (рис. 2.13), легко найти выражения тока I4
и напряжения U4 его пассивной нагрузки – резистора R4:
,
.
4. Значения коэффициентов a34 и b34 линейной зависимости 
определяются решением системы двух уравнений, связывающих линейной зависимостью значения этих токов в двух состояниях, в которых их значения известны, например холостого хода I4 = I4о = 0, I3 = I3о и короткого замыкания I4 = I4к, I3 = I3к:
Программа домашней подготовки
к выполнению работы
1. По конспекту лекций и учебным пособиям повторить или изучить следующие вопросы:
– правила записи законов Кирхгофа (для пассивной и активной ветвей) и Ома [2, § 1.5];
– принципы суперпозиции и обратимости [2, §§ 3.5, 3.6];
– для более углубленной подготовки и выполнения факультативного раздела работы изучить теоремы об активном двухполюснике и линейных соотношениях в цепях [2, §§ 3.8; 4, § 1.18].
2. Изучить описание данной работы.
3. Заготовить бланк протокола с необходимыми заголовками, схемами, таблицами, формулами и местом для расчетов по каждому пункту задания. Схемы электрических цепей вычерчиваются с использованием трафаретов, снабжаются подписью Рис. с порядковым номером и размещаются в тексте соответствующего раздела заготовки.
Контрольные вопросы
-
Какие электрические цепи называют линейными?
-
Дайте определения пассивных и активных элементов и ветвей электрических цепей.
-
Как измерить ток ветви?
-
Как измерить напряжение ветви?
-
Как с помощью вольтметра определить значение напряжения того или иного узла цепи по отношению к какому-либо другому узлу?
-
Как определяется напряжение ветви электрической цепи через напряжения ее узлов?
-
Как определяются значения напряжения и тока ветви электрической цепи при использовании принципа суперпозиции?
-
Приведите схемы опытов, иллюстрирующих принцип обратимости.
-
Запишите выражение тока активной ветви (обобщенный за-
кон Ома). Получите из него выражение напряжения активной ветви, проанализируйте его и сделайте заключение о правиле составления этого выражения непосредственно по схеме.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
Цели работы. 1. Овладеть навыками экспериментального определения параметров элементов векторных диаграмм и построения простейших цепей.
2. Исследовать частотные характеристики катушек и конденсаторов.
3. Исследовать частотные характеристики на компьютере.
Объект и средства исследования
На панели «Элементы цепи» имеются катушка индуктивности, моделируемая последовательной схемой 
, 
, конденсатор 
и резистор 
. В качестве источника питания используется генератор синусоидальных сигналов. Измерения производят электронным вольтметром и цифровым комбинированным прибором. Для удобства сборки схем используют универсальную панель.
Рабочее задание
1. С помощью цифрового измерительного прибора измерить сопротивление катушки и резистора .
2. Собрать цепь из генератора синусоидальных сигналов, электронного вольтметра, цифрового комбинированного прибора, используемого в качестве миллиамперметра, и исследуемой катушки 
. Вычертить получившуюся схему. Поддерживая постоянным входное напряжение генератора (
3 В), снять частотную характеристи-
ку 
. Замеры произвести для 6-7 точек, изменяя частоту 
в пределах 0.5...12 кГц. Заполнить табл. 3.1. По результатам любых трех измерений вычислить индуктивность . За истинное принять среднее из получившихся значений индуктивности. Построить зависимости , 
и 
.
Т а б л и ц а 3.1
Частотные характеристики катушки индуктивности
| Измерено | Uвх = 3 В | |||||||||
| f | кГц | |||||||||
| I | мА | |||||||||
| Вычис-лено | Z | Ом | ||||||||
| XL | Ом | |||||||||
| Lк | мГн | Lк= Lср= | ||||||||
3. Вместо катушки включить в цепь резистор . Произвести те же измерения, что и в п. 2 (сохраняя неизменным напряжение источника). Заполнить табл. 3.2. Сделать заключение о влиянии изменения частоты на величину сопротивления резистора.
Т а б л и ц а 3.2
Частотные характеристики резистора
| Uвх = 3 В | ||||||||
| f | кГц | |||||||
| I | мА | |||||||
| R | Ом | R = Rср= | ||||||
4. Вместо резистора включить в цепь конденсатор C = 0.033 мкФ («Магазин C »). Провести те же измерения и при тех же частотах, что и в п. 2. Заполнить табл. 3.3. Из трех любых измерений вычислить среднее значение емкости C и принять его за истинное.
Т а б л и ц а 3.3
Частотные характеристики конденсатора
| Изме-рено | Uвх = 3 В | |||||||||
| f | кГц | |||||||||
| I | мА | |||||||||
| Вычислено | XС | Ом | ||||||||
| С | нФ | С = Сср= | ||||||||
5. Собрать последовательную цепь, содержащую катушку, конденсатор и резистор (рис. 3.1), включив их соответственно между гнездами 4-5, 6-7 и 8-9 на универсальной панели. Установить напряжение генератора в пределах 1…3 В и такую частоту f, при которой токи катушки и конденсатора примерно равны (на основе анализа данных табл. 3.1 и 3.3). Измерить вольтметром потенциалы точек 8, 6, 4 относительно «нуля» генератора и напряжение на катушке 
. При измерении 
«нуль» и потенциальный зажим источника необходимо поменять местами и «нуль» вольтметра подключить к «нулю» источника (см. п. 1 методических указаний к работе № 4). Заполнить экспериментальную часть табл. 3.4.
Рис. 3.1
Т а б л и ц а 3.4
К определению модулей напряжений на элементах цепи
| Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| | Uвх | 6 | 8 | Uк | I | UC | xC | C | URк | ULк | Rк | Lк | |
| Гц | В | В | В | В | мА | В | Ом | мкФ | В | В | Ом | мГн | град |
6. По данным измерений, используя метод засечек, построить топографическую диаграмму для схемы на рис. 3.1. По ней определить напряжение на конденсаторе 
и рассчитать параметры цепи , , , величину и знак угла 
цепи и занести их в табл. 3.3. Сравнить величины , и с полученными в пп. 1, 2 и 4.
7.* Не разбирая схемы, собранной в п. 5, произвести исследование частотных характеристик цепи 
Проанализировать изменение модулей входного сопротивления и тока при 
и изменяющейся частоте .
8. Построить на ЭВМ с помощью программы Mathcad графики частотных характеристик цепи 
Методические указания и рекомендации
1. Прежде чем приступить к работе, следует заблаговременно включить в сеть (220 В) генератор синусоидальных сигналов и электронный вольтметр для предварительного прогрева (10...15 мин).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
