2. Описание лабораторных работ

2.1. Измерение параметров постоянных и переменных напряжений

Цель работы. Ознакомление с генератором SFG-2110, вольтметрами В7-38, В7-77 и осциллографом GOS620-FG.

Исходные данные

В табл. 2.1 заданы значения параметров напряжений и цепей, исследуемых в данной работе.

Таблица 2.1

Параметры исследуемых напряжений и цепей

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
Rн, Ом	10	10	10	10	15	15	15	15
Up, В	1	1	2	2	3	3	4	4
f1, кГц	0,1	0,2	0,4	0,5	0,8	1	2	2,5
f2, кГц	4	5	8	10	20	25	40	50
q	5	4	3	2,5	2	1,75	1,5	1,25

Домашнее задание

1. Изучите органы управления и технические характеристики измерительных приборов SFG-2110, В7-38, В7-77 и GOS620-FG.

2. Изобразите последовательную схему замещения реального источника энергии с подключенной резистивной нагрузкой R_н.

3. Выведите формулу для расчета внутреннего сопротивления реального источника R_i, полагая известными значения ЭДС источника e, напряжения на нагрузке u_н и сопротивления нагрузки R_н.

4. Рассчитайте амплитуду U_m и действующее значение U гармонического напряжения по заданному значению размаха .

5. Рассчитайте периоды гармонических напряжений T₁ и T₂ по заданным значениям частот f₁ и f₂.

6. Определите коэффициент заполнения импульсной последовательности (в процентах) по заданной скважности q.

Лабораторное задание

1. С помощью вольтметра В7-38 или В7-77 (режиме V ) измерьте уровни постоянного напряжения на зажимах гальванического элемента в режиме холостого хода (без нагрузки) и при подключенной нагрузке (u_x и u_н соответственно).

2. Рассчитайте внутреннее сопротивление гальванического элемента R_i по полученной в домашнем задании формуле, полагая, что напряжение холостого хода u_x = e.

3. Получите на выходе генератора SFG-2110 гармоническое напряжение с заданной частотой f₁ и рассчитанным действующим значением U. Форма напряжения устанавливается с помощью кнопки WAVE, а частота – с помощью цифровых кнопок и кнопки размерности (Hz, kHz, MHz). Действующее значение напряжения на выходе генератора устанавливается с помощью ручки AMPL и контролируется вольтметрами В7-38 и В7-77 (режим V~).

4. Получите на экране осциллографа неподвижное изображение гармонического напряжения с частотой f₁ и размахом U_p. Для этого:

• включите осциллограф GOS-620FG и к его входу CH1 подключите выход генератора SFG-2110;

• установите органы управления каналом вертикального отклонения (VERTICAL) в следующие положения: MODE – CH1, AC-GND-DC – AC;

• установите органы управления синхронизацией (TRIGGER) в следующие положения: MODE – AUTO, SOURCE – CH1 и вращая ручку LEVEL добейтесь неподвижности изображения на экране осциллографа;

• убедитесь, что ручка SWP.VAR и внутренняя ручка VOLTS/DIV находятся в крайнем правом положении, а кнопка x10 MAG отжата;

• установите коэффициенты отклонения и развертки (переключатели VOLTS/DIV и TIME/DIV соответственно) так, чтобы на экране осциллографа отображалось два-три периода исследуемого напряжения, а размах изображения составлял не менее половины высоты экрана (см. рис. 1.1, а).

5. Оцените амплитуду и период напряжения, изображение которого получено на экране осциллографа, затем уменьшите амплитуду напряжения на выходе генератора SFG-2110 в два раза с помощью ручки AMPL. Изобразите на одном рисунке осциллограммы гармонических напряжений с частотой f₁ с заданной и уменьшенной в два раза амплитудой.

6. Установите значение частоты на выходе генератора SFG-2110 равным f₂ и измените коэффициент развертки осциллографа так, чтобы на экране отображалось два-три периода полученного напряжения. Изобразите на одном рисунке осциллограммы гармонических напряжений с частотой f₂ с заданной и уменьшенной в два раза амплитудой.

7. Получите на экране осциллографа неподвижное изображение периодической последовательности прямоугольных импульсов с частотой f₂, размахом и рассчитанным в домашнем задании коэффициентом заполнения d. Для изменения формы напряжения необходимо нажать на кнопку WAVE. Для установки значения d необходимо последовательно нажать на кнопки SHIFT и DUTY, ввести численное значение d и нажать на кнопку «Hz / %».

8. Оцените длительность импульсов τ_и и период импульсной последовательности T, зарисуйте два-три периода импульсной последовательности. Рассчитайте скважность импульсов и сравните ее с заданной.

9. Получите на экране осциллографа и зарисуйте интерференционные фигуры (фигуры Лиссажу). Для этого:

• установите частоту напряжения на выходе генератора SFG-2110 f_SFG 1 = 100 Гц;

• подключите выход встроенного генератора осциллографа GOS-620FG к входу CH2;

• установите гармоническую форму напряжения на выходе обоих генераторов;

• установите переключатель TIME/DIV в положение X-Y;

• установите частоту на выходе встроенного генератора осциллографа f_GOS = f_SFG 1 = 100 Гц с помощью кнопки RANGE и ручки FREQUENCY, при этом на экране появится изображение эллипса – простейшей фигуры Лиссажу;

• получите более сложные фигуры Лиссажу, устанавливая следующие значения частоты на выходе генератора SFG-2110: f_SFG 2 = 200 Гц, f_SFG 3 = 300 Гц и f_SFG 4 = 400 Гц.