Контрольные вопросы

1. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи и правила Кирхгофа.

2. Объясните, почему не выполняется закон Ома для нелинейного элемента и как тогда определять статическое сопротивление.

3. Поясните порядок построения эквивалентных ВАХ для последовательного и параллельного соединений нелинейных элементов.

4. Дайте определение статического и дифференциального сопротивлений.

5. Объясните физическую причину изменения статического сопротивления ЛН.

6. Дайте краткую характеристику известных Вам методов анализа линейных и нелинейных цепей.

7. Сформулируйте метод анализа нелинейной цепи методом эквивалентного генератора.

Лабораторная работа n 4 «Изучение rc-цепи гармонического тока» Цель работы:

• изучение цепей гармонического тока, содержащих реактивные элементы;

• приобретение навыков анализа RC – цепи с помощью электронного осциллографа и вольтметра;

• знакомство с векторными диаграммами и частотными характеристиками RC – цепи.

Схема цепи изображена на рис. 6.

Рис. 6. Схема цепи (опыт 1)

Цепь состоит из соединённых последовательно резистора R и конденсатора C, которые подключены к источнику гармонической ЭДС, имеющей вид:

Под воздействием этой ЭДС в цепи протекает гармонический ток. Напряжение на конденсаторе u_c(t) при любом значении частоты ω отстаёт по фазе от тока i_c(t) на 90˚, так как эти величины связаны между собой известным соотношением:

Подобные цепи находят широкое применение в электротехнических и электронных устройствах (времязадающие, фазовращающие и корректирующие цепи, различные фильтры и многие другие).

Программа

Работа состоит из двух опытов. В первом них Вы познакомитесь с осциллограммами напряжений на элементах и оцените влияние резистора на распределение напряжений в цепи; научитесь строить векторные диаграммы по результатам этих опытов и определять разность начальных фаз тока и ЭДС по показаниям вольтметра. Во втором опыте Вы познакомитесь с частотными характеристиками цепи.

Опыт 1

1. Собрать цепь, изображённую на рис. 6. Номиналы резистора R и конденсатора С определить по таблице 7. Сопротивление резистора R (использовать номинал из столбца «Опыт 1а») измерить мультиметром до установки его в наборную панель. В качестве источника колебаний использовать генератор гармонического напряжения из лабораторного блока. Этот генератор расположен в средней части блока и снабжен регуляторами амплитуды и частоты. Частота сигнала контролируется по частотомеру, встроенному в блок. Напряжение снимается с нижнего и верхнего гнёзд генератора.

Таблица 7

подгруппа/ бригада	Em, В	f, Гц	C, мкФ	R, Ом
				Опыт 1а [R]=1 Ом	Опыт 1б [R]=1 кОм
1 / 1	10,0	4000	0,1	220	1,0
1 / 2	8,0	2500	0,1	330	2,2
1 / 3	8,0	1500	0,1	470	2,2
1 / 4	10,0	1300	0,1	680	2,2
2 / 1	8,0	4000	0,1	220	1,0
2 / 2	10,0	2500	0,1	330	2,2
2 / 3	10,0	1500	0,1	470	2,2
2 / 4	8,0	1300	0,1	680	2,2

2. Подключить двухканальный электронный осциллограф GOS-620 к резистору и конденсатору в строгом соответствии со схемой (рис. 6).

3. Пригласить преподавателя для проверки цепи и уточнения задания.

4. Подключить генератор к цепи и установить заданные частоту f и амплитуду E_m ЭДС (табл. 7), вращая ручки "Частота" и "Амплитуда". Переключатель режима работы генератора должен стоять в положении " ~ " (синусоидальная форма напряжения). Напряжения на элементах контролировать по осциллографу, частоту – по встроенному в генератор частотомеру. Обе осциллограммы должны иметь гармонический вид.

5. Определить по осциллографу разность начальных фаз напряжений на резисторе и конденсаторе. Не забывайте, что по второму каналу осциллограф воспроизводит напряжение на конденсаторе со знаком "-" (см. рис. 6). Поэтому нажмите кнопку "Inv" на панели второго канала (инверсия, или дополнительный фазовый сдвиг на π); это приведёт к устранению нежелательного сдвига сигнала на π.

6. Отключить осциллограф от цепи. На электронном вольтметре установить переключатели предела измерений обоих каналов в положение "30 В" и подключить вольтметр к цепи (см. рис. 6) вместо осциллографа. Снять показания вольтметра. Пределы измерений по каждому каналу следует выбирать такие, чтобы отклонение стрелки было не менее трети всей шкалы. Значения напряжений занести в протокол.

7. Заменить резистор R в соответствии с табл. 7, столбец "Опыт 1б". Сопротивление резистора измерить мультиметром до установки его в наборную панель. Повторить измерения напряжений на элементах. Амплитуду E_m напряжения генератора не изменяйте.

8. Проверьте результаты измерений (п. 6,7), используя соотношение для действующих значений ЭДС и напряжений на элементах:

(1)