Вопрос 1: Какую информацию несут измеренные величины и построенные кривые?
Вопрос 2: Каких величин ток и напряжение создают потери мощности 2 Вт в резисторе 20 Ом? Определите эти величины по графику (рис. 12.3), построив кривую I = f(U) данного резистора.
Вопрос 3: Какая электрическая энергия выделяется в резисторе 100 Ом, если к цепи (рис. 12.1) прикладывается напряжение 12 В в течение 10 часов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№13
Согласование источника и нагрузки по напряжению, току и мощности
13.1. Общие сведения
Выходные величины напряжения, тока и мощности источника напряжения зависят от его первоначального напряжения (ЭДС) и внутреннего сопротивления, так же как от подключенной к нему нагрузки.
Режим называется согласованным, если сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника. При этом в нагрузке потребляется максимальная мощность.
Рис. 13.1
13.2. Экспериментальная часть Задание
Измеряя напряжение и ток источника (рис. 13.2), установите, когда имеется согласование. Измерения должны быть выполнены в режимах холостого хода, короткого замыкания и различных по величине нагрузок.
Порядок выполнения эксперимента
Соберите цепь согласно схеме (рис. 13.2). Поскольку используемый источник питания сам по себе стабилизированный, что означает фактически RВН = 0, он дополнен последовательно включенным резистором 22 Ома, имитирующим внутреннее сопротивление.
Рис. 13.2
Затем следует измерить напряжение UН и ток IН при значениях сопротивления нагрузки RН, указанных в табл. 10.1. Они могут быть набраны с использованием последовательного и параллельного соединения резисторов.
Таблица 13.1
RН, Ом |
0 |
6,9 (1022) |
13,2 (2233) |
22 |
33 |
43 (10+33) |
55 (22+33) |
65 (22+33+10) |
|
UН, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IН, мА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р, мВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность источника напряжения рассчитывается по формуле Р = UI или измеряется непосредственно виртуальным ваттметром.
Занесите все величины в табл. 13.1 и на график (рис. 13.3) для построения кривых IН = f(RН), UН = f(RН) и Р = f(RН).
Рис. 13.3
Вопрос: Когда имеют место согласование по току, согласование по напряжению и согласование по мощности?
Лабораторная работа№14 Процессы заряда и разряда конденсатора
14.1 Общие сведения
Кроме резисторов, в электрических и электронных цепях наиболее часто применяются конденсаторы. Их применения и конструкции многообразны.
Основные параметры конденсаторов следующие:
Емкость C, характеризующая способность конденсатора накапливать заряды на своих обкладках (электродах), величина которой пропорциональна площади обкладок конденсатора, диэлектрической постоянной изоляционного материала и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками.
Номинальное напряжение как наибольшее допустимое напряжение, которое может быть приложено к обкладкам конденсатора в течение продолжительного времени.
Сопротивление изоляции между обкладками конденсатора, которое должно быть как можно большим ( 1 ГОм), так чтобы ток утечки был как можно меньше.
Заряд, запасаемый в конденсаторе, который зависит от зарядного тока и времени его протекания.
В процессе заряда постоянным напряжением или разряда конденсатора ток в нем и напряжение между его обкладками изменяются по экспоненциальному закону.
При заряде конденсатора:
iС = (U R) e-t ;
uС = U ( 1 - e-t ).
Время , за которое зарядный ток снижается в е раз (2,718), называется постоянной времени. Таким образом через отрезок времени ток разряда составляет примерно 0,37 от первоначального значения U/R, через 2 – 0,135U/R, через 3 – 0,05 U/R и т.д. Соответственно, напряжение на конденсаторе возрастает за время до 0,63 U, за 2 – до 0,865U, за 3 – до 0,95 U/R и т.д. За время (3…4) процесс почти полностью затухает.
Постоянная времени цепи, содержащей последовательно соединенные R и C, равна
= R С.
При разряде конденсатора
iС = - (U R) e-t ;
uС = U e-t ,
где также = R С.