Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электр и магн - 2.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
3.31 Mб
Скачать

Экспериментальная установка и методика измерений

Блок-схема установки приведена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Блок-схема установки: звуковой генератор,

магазин сопротивлений (R1), магазин сопротивлений (R2), магазин

емкостей (С), преобразователь синусоидальных импульсов,источник

питания, электронный осциллограф

Установка состоит из источника постоянного тока, генератора низкочастотных синусоидальных импульсов (звукового генератора), преобразователя синусоидальных импульсов в прямоугольные положительной полярности (преобразователь импульсов пoзволяeт получить прямоугольные импульсы, скважность которых меняется регулятором на лицевой панели), двух магазинов сопротивлений R1 и R2, магазина емкостей С и электронного осциллографа.

Подаваемый с выхода генератора синусоидальный импульс преобразуется в прямоугольный и через магазин сопротивлений R2 подается на магазин емкостей С. Время заряда конденсатора С можно изменять сопротивлением R2. В момент паузы по цепи происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется параметрами этой цепи. Визуально процесс заряда-разряда конденсатора можно наблюдать на экране осциллографа. Наиболее устойчивый режим работы данной схемы обеспечивается при изменении в цепи номинальных величин элементов в следующих пределах:С = 210-2 мкФ; R1 =102 Ом; f ген0.5...5 кГц; R2 =103 Ом. При этом сравнительно полно происходит процесс заряда-разряда конденсатора. При увеличении сопротивлений и емкости больше определенных значений конденсатор не успевает полностью зарядиться и разрядиться за один период цикла. Наблюдаемые при этом кривые заряда и разряда изображены на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Кривые заряда и разряда при различных значениях

сопротивлений и емкости

Задание 1. Изучение процесса заряда конденсатора.

Работу следует выполнять в следующем порядке.

1. Собрать электрическую схему, изображенную на рис.3.6.

2. Установить следующие параметры выходного напряжения звукового генератора: частота 2 кГц, напряжение 2-3 В.

3. Установить импульсы наибольшей скважности. Для этого нажать левую кнопку «скважность-грубо» преобразователя импульсов (модуль 5). Ручку «скважность-точно» установить в крайнее правое положение.

4. Установить на экране осциллографа устойчивую картину.

5. Установить на магазине сопротивлений R1 значение R1 =102 Ом.

6. Установить на магазине сопротивлений R2 значение R2 =103 Ом.

7. Установить на магазине емкостей значение С = 210-2 мкФ.

Снять зависимость Y =f(Х), измеряя Х в с, a Y - в В. Записать 8-10 значений X и Y. Результаты занести в таблицу. Построить кривую заряда конденсатора.

Задание 2. Изучение процесса разряда конденсатора.

Измерения, аналогичные заданию 1, провести для кривой разряда, совместив начало кривой разряда с началом координат на шкале осциллографа. Результаты занести в таблицу. Построить кривую разряда.

Обработка результатов

1. По кривым заряда и разряда конденсатора определить вpeмя, за которое величина напряжения падает до половины первоначального значения («половинное время») и по (3.10) вычислить время релаксации = R С .

2. Не изменяя усиление канала Y осциллографа, получить на экране кривые заряда и разряда конденсатора при других значениях R2 и С, оставляя неизменной величину сопротивления R1 = 102 Ом.

Рекомендуемые значения R2 и С следующие:

1) R2 = 103 Ом; С = 21O-2...41O-2 мкФ;

2) R2 = 2103 Ом; С = 11O-2 мкФ;

3) R2 = 3103 Ом; С = 11O-2 мкФ.

Измерить по наблюдаемым на экране осциллографа кривым релаксации заряда «половинное время» в делениях шкалы. Затем t1/2 перевести в секунды.

Для получения достаточно полного процесса заряда и разряда конденсатора можно изменять частоту следования импульсов, меняя частоту сигнала звукового генератора.

3. Вычислить постоянную времени RC, используя значения параметров цепи. Учесть, что при заряде конденсатора R=R2, а при разряде R=R1+R2. Рассчитать отношение t1/2 к для всех случаев по формуле:

. (3.11)

4. Сравнить величину А с теоретическим значением ln2,0=0,693.

5. Построить кривую разряда конденсатора в логарифмическом масштабе.

Из (3.8) находим:

. (3.12)

Логарифмируя левую и правую части (3.12), получаем:

. (3.13)

Построить логарифмическую зависимость, характеризующую изменение напряжения на конденсаторе от времени t при разряде конденсатора. Используя метод наименьших квадратов (приложение), определить угловой коэффициент полученной прямой . Для этого в (П.9) положить . Характеристическое время релаксации заряда или постоянная времени RC

. (3.14)

Сравнить полученные результаты со значениями постоянной времени, найденными в задании 1.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.