ЭиЭ_все лабы / Задания / Laboratornaya_rabota_N_3_2013

2

1.Цель работы

1.1.Исследование процесса разряда конденсатора на активное сопротивление. Определение влияния на разряд конденсатора величины активного сопротивления. Опытное определение значения емкости конденсатора по осциллограмме.

1.2.Исследование колебательного разряда конденсатора. Сравнение значений, полученных из опыта, с расчетными.

1.3.Определение критического сопротивления.

2.Программа работы

2.1. Исследовать разряд конденсатора на активное сопротивление. Схема для исследования приведена на рис.1. Варианты индивидуальных заданий приведены в табл.1.

Рис.1

Контакты электромагнитных реле периодически переключают конденсатор С с заряда на разряд. Время цикла «заряд-разряд» при частоте 50 Гц составляет

0.02 с.

При помощи осциллографа определить влияние значения активного сопротивления R на процесс разряда конденсатора. Для этого взять по 3 значения меньше и больше R1 (в соответствии со своим вариантом в табл. 1). Наблюдая на экране осциллографа процесс разряда конденсатора, для каждого номинала резистора определить и записать в табл.2:

-время разряда конденсатора tр,

-напряжения Uc(0) и Uc(tp) в начале и в конце разряда,

-определить емкость конденсатора по формуле

3

2.2. Исследовать колебательный разряд конденсатора (схема рис.2). Измерить по осциллографу и записать в табл.3 Т1, Uc(0), Uc(T1). По результатам измерений определить и записать в табл. 3:

- время Т1 и коэффициент затухания , используя формулу

4

Рис.2

Увеличивая величину R, наблюдать процесс разряда конденсатора. Заметить, при каком значении R колебательный разряд переходит в апериодический. Это значение сопротивления равно критическому Rкр. Записать это значение в табл. 3.

2.3. По известным значениям L, R и С рассчитать:

Результаты расчета также занести в табл. 3 и сравнить с опытными данными.

5

3. Содержание отчета

3.1.Титульный лист.

3.2.Цель работы.

3.3.Принципиальные схемы устройств, используемых в работе.

3.4.Теоретическая часть. Расчет по формулам, таблицы результатов расчета, графики.

3.5.Экспериментальное исследование. Методика проведения измерений. Таблицы результатов эксперимента, графики.

3.6.Выводы.

4.Контрольные вопросы

4.1.Что такое постоянная времени?

4.2.Начертить кривые напряжения при разряде конденсатора для цепи RC.

4.3.Как выражается через параметры R, L, C частота колебаний напряжения на конденсаторе?

4.4.Что такое критическое сопротивление?

4.5.Что такое коэффициент затухания? Как определить его по осциллограмме?

5.Краткие теоретические сведения

При включении цепи с конденсатором С и активным сопротивлением R на постоянное напряжение или разряде конденсатора на активное сопротивление (рис. 3) в цепи возникают переходные процессы.

Рис.3 В результате этих процессов конденсатор постепенно заряжается или

разряжается, т.е. заряд q и напряжение Uc на его выводах с течением времени t постепенно возрастают или уменьшаются и по цепи протекает ток в соответствии с выражением

6

Уравнение переходного процесса, составленное по второму закону Кирхгофа, для разряда заряженного конденсатора на активное сопротивление, имеет вид (рис. 3):

где t – постоянная времени цепи, p – корень характеристического уравнения.

Изменение напряжения на конденсаторе показано на рис. 4. Зная начальное напряжение Uc(0) в начальный момент времени и напряжение на конденсаторе Uc(tp) через известный промежуток времени tp, можно при известном сопротивлении R определить емкость С из соотношения

При разряде конденсатора на активно-индуктивную нагрузку RL (рис. 5) уравнение переходного процесса, составленное по второму закону Кирхгофа, запишется:

цепи, с-1.

Предельный случай апериодического разряда возможен при соотношении:

L

R 2 C RКР

Сопротивление Rкр называют критическим. Если R<Rкр, то переходный процесс носит колебательный характер (рис. 6). Напряжение на конденсаторе при колебательном разряде представляет собой затухающую гармоническую функцию времени.

Период собственных колебаний контура

T1 2 ,