3.4 Исследование переходных процессов в колебательных контурах

Разряд конденсатора на катушку индуктивности при высокой добротности контура (колебательный разряд, ).

Рисунок 3.7 – Колебательная R, L, C цепь

Переходный процесс при подключении заряженного конденсатора к последовательной RL-цепочке отображается уравнением

, (3.10)

где i – ток в RLC контуре.

Корни его характеристического уравнения:

, (3.11)

где – частота свободных колебаний, – период свободных колебаний, .

Решение уравнения:

. (3.12)

Напряжение на конденсаторе

, (3.13)

где .

U_C0 – начальное напряжение на конденсаторе.

График кривой U_C(t) приведен на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – График кривой U_C(t)

Последовательность выполнения работы.

1. Собрать схему, представленную на рисунке 3.7.

2. Подключить к схеме осциллограф, который будет снимать напряжение на конденсаторе.

3. Включить схему, предварительно замкнув ключ.

4. Разомкнуть ключ клавишей Space.

5. С помощью осциллографа снять зависимость U_С(t).

Задание для самостоятельного изучения приведено в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Задание для самостоятельного изучения

Вариант	U, В	R, Ом	L, мГн	C, мкФ
1	10	1	1	10
2	20	2	20	5
3	30	3	50	6
4	40	4	70	3
5	50	3	90	2
6	60	2	15	4
7	70	1	36	8
8	80	6	47	9
9	90	4	11	1
10	100	5	5	1
11	110	3	3	1
12	120	4	25	3
13	130	3	34	2
14	140	2	87	2
15	150	1	64	2
16	160	5	14	1
17	170	3	23	3
18	180	1	5	2
19	190	2	7	1
20	200	6	6	6
21	210	2	9	4
22	220	4	10	3
23	230	1	1	2
24	240	3	8	9
25	250	5	5	5

4 Лабораторные работы по электронике

4.1 Исследование работы емкостного фильтра на выходе выпрямителя

Если на выход выпрямителя включить конденсатор, то переменная составляющая выходного напряжения будет ослаблена.

Среднее значение выходного напряжения U_d выпрямителя с емкостным фильтром может приближенно оценено из соотношения

U_d=(U_2max+U_2min)/2=U_2max – ΔU₂/2, (4.1)

где U_2max и U_2min – максимум и минимум выходного напряжения,

ΔU₂=U_2max–U_2min. (4.2)

Для оценки качества фильтра обычно используют коэффициент пульсаций q выходного напряжения, который вычисляется из соотношения

q=(ΔU₂/U_d)*100%. (4.3)

Рисунок 4.1 – Емкостной фильтр на выходе выпрямителя

Последовательность выполнения работы

1. Собрать схему (рисунок 4.1). На вход А осциллографа подается входное напряжение, а на вход В – выходное. Начальная емкость на конденсаторе С₁, начальное сопротивление – R₁.

2. В окне редактирования модели трансформатора задать следующие данные:

Рисунок 4.2 – Окно редактирования модели трансформатора

3. Выбрать модель диода 1N4009.

4. Включить схему.

5. Зафиксировать данные с осциллографа.

6. Записать постоянную составляющую выходного напряжения по показаниям мультиметра.

7. Вычислить коэффициент пульсаций выходного сигнала.

8. Отключить мультиметр в схеме (рисунок 4.1). Установить емкость конденсатора равной С₂. Включить схему. Измерить максимум выходного напряжения и разность между максимумом и минимумом напряжений на выходе выпрямителя по показаниям осциллографа. Записать результаты.

9. Вычислить среднее значение напряжения.

10. Вычислить коэффициент пульсаций выходного сигнала.

11. Установить емкость конденсатора в схеме (см. рисунок 4.1) равной С₁. Изменить сопротивление резистора нагрузки до R₂. Включить схему. Измерить максимум выходного напряжения и разность между максимумом и минимумом напряжений на выходе выпрямителя по показаниям осциллографа. Записать результаты.

12. Вычислить среднее значение напряжения.

13. Вычислить коэффициент пульсаций выходного сигнала.

Задание для самостоятельного изучения приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Задание для самостоятельного изучения

Вариант	Um, В	f, Ом	φ, мГн	R1, Ом	R2, Ом	C1, мкФ	C1, мкФ
1	120	60	0	100	200	470	100
2	120	60	0	96	150	350	90
3	120	60	0	85	210	380	110
4	120	60	0	121	216	390	120
5	120	60	0	114	190	360	115
6	120	60	0	76	142	420	85
7	120	60	0	69	135	410	200
8	120	60	0	99	160	430	155
9	120	60	0	105	201	440	135
10	120	60	0	84	220	450	130
11	120	60	0	80	180	460	125
12	120	60	0	91	179	480	120
13	120	60	0	180	230	380	145
14	120	60	0	129	245	310	140
15	120	10	0	160	260	320	205
16	120	60	0	144	270	455	195
17	120	60	0	110	255	500	190
18	120	60	0	134	204	400	155
19	120	60	0	106	211	365	150
20	120	60	0	79	143	395	165
21	120	60	0	56	165	315	160
22	120	60	0	45	182	415	175
23	120	60	0	88	199	425	170
24	120	60	0	82	191	375	180
25	120	60	0	111	187	365	185