- •Содержание
- •Введение
- •Цель и порядок выполнения работ
- •Подготовка к лабораторным работам
- •Ознакомление с электроизмерительными приборами и устройствами и их подбор
- •Сборка электрической цепи
- •Основные правила безопасности при работе в электрических лабораториях
- •Основные правила по технике безопасности следующие:
- •Лабораторная работа № 1
- •Последовательное соединение двух нелинейных элементов
- •Параллельное соединение двух нелинейных элементов
- •Смешанное соединение нелинейных элементов
- •Перечень приборов
- •Порядок выполнения работы (1-й вариант)
- •Порядок выполнения работы (2-й вариант)
- •Контрольные вопросы
- •Намагничивание ферромагнитных материалов
- •Магнитный гистерезис
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Взаимоиндуктивное сопротивление
- •Порядок выполнения работы
- •Расчетные формулы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Приложения
- •Пример оформления лабораторной работы
Контрольные вопросы
1. Какие нелинейные элементы применяются в цепях переменного тока, и какие практические задачи в технике решаются с их помощью?
2. Как изменяется индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником при изменении напряжения на ней?
3. Как влияет магнитный гистерезис на форму кривой тока в катушке со стальным сердечником? Каким образом можно увидеть эту кривую тока и исследовать ее?
4. Какие потери энергии называют потерями в стали, и какие потерями в меди?
5. Что такое магнитное рассеяние?
Лабораторная работа № 6
Изучение переходных процессов заряда и разряда конденсатора
Цель работы: Изучить переходные процессы, происходящие в емкости: процесс зарядки и разрядки конденсатора
Основные понятия
Пояснение к работе
Равнение кривых переходного тока и напряжения на конденсаторе
Закон изменения напряжения на конденсаторе и зарядного тока можно найти, решив дифференциальное уравнение . Путем разделения переменных это уравнение приводится к виду, удобному для интегрирования
(6.1)
Интегрирование и последующие преобразования, выполненные в том же порядке, как в уравнении для цепи с катушкой индуктивности, приводят к решению уравнения в виде
где КА — постоянная интегрирования.
Из начальных условий (t= 0, исо = 0) находим KA = -U. Уравнение кривой напряжения на конденсаторе принимает вид
(6.3)
Уравнение зарядного тока легко найти из уравнения (6.3), если вычесть выражение
(6.4)
(6.5)
(6.6)
В дальнейшем для анализа переходных процессов при зарядке конденсаторов потребуется выражение скорости изменения напряжения на конденсаторе в начальный момент времени. Это выражение нетрудно получить, используя формулы (6.4), (6.5), (6.6)
(6.7)
Графики зависимости напряжения на конденсаторе ис и зарядного тока i3 от времени изображены на рис. 6.1.
Рис. 6.1
Как видно из этих графиков, скорость увеличения напряжения
на конденсаторе и скорость уменьшения зарядного тока непрерывно снижаются. Напряжение и зарядный ток асимптотически стремятся к своим пределам: — к значению напряжения источника U, а ток i — к нулю. Теоретически переходный процесс продолжается бесконечно долго, что подтверждают уравнения (6.3) и (6.4) (=U i = 0 при t=∞). Однако практически считают, что переходный процесс заканчивается за время, равное (4... 5) . Величинав уравнениях(6.3)и (6.4)— постоянная времени, которая зависит от параметров цепи R, С, как и в цепи с индуктивностью, является показателем продолжительности переходного процесса.
В уравнении (6.3) можно выделить принужденную и свободную составляющие напряжения на конденсаторе:
(6.8)
(6.9)
Зарядный ток состоит только из свободной составляющей
(6.10)
а принужденная составляющая
Порядок выполнения работы
1. Определить размещение приборов на столе.
2. Собрать эл. схему цепи (рис.6.2).
3. Определить цену деления приборов, установить заданные значения сопротивлений и емкости.
4. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
5. Включить выключатель =Sпит постоянного тока, установить по вольтметру заданное напряжение, вычислить τ («постоянную времени»).
6. Произвести пробную зарядку и разрядку конденсатора, включая ключом S соответственно в положение 1 - зарядка, в положение 2 -разрядка, при этом через каждые τ секунд снимать показания миллиамперметра.
7. Снятые показания вольтметра и миллиамперметра записать в табл. 6.1.
8. Определить τ по графику.
9. Построить графики заряда конденсатора для:
i=f (τ); Uc = f (τ); Ur= f (τ);
разряда конденсатора:
i=f (τ); Uc = f (τ); Ur= f (τ);
Расчетные формулы
а) для заряда конденсатора
Uc = U-i∙R; UR= i∙R; τ=R∙C;
б) для разряда конденсатора
Uc = i∙R; UR= i∙R;
10. Сделать выводы по работе.
Рис.6.2
Таблица 6.1
Таблица измерений
№ |
Заряд |
Разряд | ||||||||||
V |
t |
i |
Uc |
Ur |
τ |
R |
С |
t |
i |
Uc | ||
В |
С |
А |
В |
В |
С |
кОм |
мкф |
С |
А |
В | ||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|