лаб1_рэ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

«Челябинский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЧелГУ»)

Физический факультет

Кафедра радиофизики и электроники

ОТЧЕТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ТЕМА: Цепи постоянного тока

ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ
Агеев А.А.
Академическая группа	ФФ-204	Курс	2
(подпись) « » 2024г.
ПРОВЕРИЛ
Зотов И.С.
ОЦЕНКА:
(подпись) « » 2024г.

Челябинск

2024

Цель работы: на практике апробировать математический аппарат, описывающий цепи постоянного тока.

Оборудование: лабораторный блок питании, вольтметр, амперметр, набор резисторов Е24 (либо 3 шт переменных резистора 50К), набор светодиодов.

Краткая теория:

В данной работе будут рассмотрены простейшие цепи постоянного тока: делитель напряжения, делитель напряжения с учетом входного сопротивления последующего каскада и схема включения светодиода через токоограничивающий резистор.

1.Делитель напряжения.

Рис.1. Делитель напряжения.

(1)

2.Делитель напряжения с учетом входного сопротивления последующего каскада (с учетом «нагрузки»)

Рис. 2. Делитель напряжения с учетом нагрузки Rн.

(2)

3.Схема включения светодиода через токоограничивающий резистор.

Рис. 3. Схема включения СИД – а, нагрузочная характеристика – b.

(3)

Ход работы:

Таблица 1. Вариант задания к упражнению 1.

№ варианта	R1,КОм	Uвх, В
8	7	12

1. Делитель напряжения.

1.1. Изучить схему изображенную на рис.4.

Рис. 4. Делитель напряжения.

1.2. Номинал резистора R1 и величина входного напряжения Uвх, для каждого из вариантов заданий, даны в таблице 1. Рассчитать значение резистора R2 таким, что напряжение на выходе схемы (на резисторе R2) составит Uвых.т.: 5%Uвх, 50%Uвх, 95%Uвх.

1.3. Подобрать резистор R2 из стандартного ряда сопротивлений Е24 (таблица 5) максимально близко подходящие к расчетным значениям, после чего собрать схему и провести измерения выходного напряжения Uвых.э.

1.4. Сравнить результаты измерений с расчетными значениями, составив таблицу.

По формуле (1) расcчитаем R₂:

5%: (ближайшее номинальное значение 360 Ом)

50%: (ближайшее номинальное значение 6,8 кОм)

95%: (ближайшее номинальное значение 130 кОм)

Uвх,В	R1, кОм	R2, кОм	Uвых.т.	Uвых.эксп., В
12	7	0,36	0,6	0,5868
12	7	6,8	6	5,893
12	7	130	11,4	11,31

Экспериментальные значения напряжения практически совпадают с теоретическими.

Таблица 2. Вариант задания к упражнению 2.

№вар.	Rн,КОм	Uвх, В
8	7	12

2. Делитель напряжения с учетом нагрузки.

2.1. Изучить схему, изображенную на рис. 5.

Рис. 5. Делитель напряжения с учетом «нагрузки».

2.2. Номинал резистора Rн и величина входного напряжения Uвх, для каждого из вариантов заданий, даны в таблице 2. Рассчитать значения резисторов R1 и R2 такими, что напряжение на выходе схемы составит Uвых.т.: 5%Uвх, 50%Uвх, 95%Uвх.

2.3. Подобрать резисторы R1 и R2 из стандартного ряда сопротивлений Е24 (таблица 5) максимально близко подходящие к расчетным значениям, после чего собрать схему и провести измерения выходного напряжения Uвых.э.

2.4. Сравнить результаты измерений с расчетными значениями, составив таблицу.

По формуле (2) расcчитаем R₁. Для удобства заранее выберем значение для R₂:

5%: (ближайшее номинальное значение 62 кОм)

50%: (ближайшее номинальное значение 3,3 кОм)

95%: (ближайшее номинальное значение 180 Ом)

Uвх,В	Rн, кОм	R1, кОм	R2, кОм	Uвых.т., В	Uвых.э., В
12	7	62	6,8	0,6	0,6304
12	7	3,3	6,8	6	6,122
12	7	0,18	6,8	11,4	11,40

Экспериментальные значения напряжения практически совпадают с теоретическими.

Таблица 3. Вариант задания к упражнению 3.

№вар.	Uвх, В	Uвых,В
8	12	7…10

3. Регулятор напряжения в заданном диапазоне.

3.1. Изучить схему регулятора выходного напряжения в заданном диапазоне, изображенную на рис.6.

Рис.6. Регулятор напряжения.

3.2. Величина входного напряжения Uвх, для каждого из вариантов заданий, даны в таблице 3. Номинал переменного резистора Rп=10Ком, рассчитать значения резисторов R1, R2 такими, что напряжение на выходе схемы можно регулировать с помощью переменного резистора в диапазоне Uвых указанном в таблице 3.

3.3. Подобрать резисторы R1 и R2 из стандартного ряда сопротивлений Е24 (таблица 5) максимально близко подходящие к расчетным значениям, после чего собрать схему и провести измерения выходного напряжения Uвых.э.

3.4. Сравнить результаты измерений с расчетными значениями, составив таблицу.

По формуле (1) расcчитаем R₂. Для удобства заранее выберем значение для R₁. Теоретическое выходное напряжение возьмем за 8,5 В:

(ближайшее номинальное значение 47 кОм)

Uвх,В	Rп, кОм	R1, кОм	R2, кОм	Uвых., В	Uвых.э. В
12	10	10	47	7…10	9,206

Экспериментальное значение выходного напряжения попадает в заданный диапазон.

Таблица 4. Вариант задания к упражнению 4 Electronics Workbench.

№вар.	Uвх, В	Тип СИД
8	12	Iд=20мА Uд= 1.2В

4. Схема включения светодиода через токоограничивающий резистор.

4.1. Изучить схему, изображенную на рис.7.

Рис.7. Схема включения светодиода.

4.2. Максимально допустимый ток через диод Iд и величина входного напряжения Uвх, для каждого из вариантов заданий, даны в таблице 4.2. Рассчитать значения резистора R таким, что интенсивность свечения СИД составит 20%, 50% и 95% от номинальной светимости.

4.3. Подобрать резисторы R, из стандартного ряда сопротивлений Е24 (таблица 5), максимально близко подходящий к расчетным значениям, после чего соберать схему и провести измерения тока Iд.э и напряжения Uд.э. на диоде.

4.4. Сравнить результаты измерений с расчетными значениями, составив таблицу.

По формуле (3) расcчитаем R:

20%: (ближайшее номинальное значение 62 кОм)

50%: (ближайшее номинальное значение 1 кОм)

95%: (ближайшее номинальное значение 560 Ом)

Iv	R, кОм	Iд, мА	Iд.э, мА	Uд., В	Uд.э, В
20%	2,7	4	4,188	1.2	0,6923
50%	1	10	11,28	1.2	0,7178
95%	0,56	19	20,12	1.2	0,7327

Экспериментальные значения силы тока на диоде совпадают с теоретическими.

Вывод: в ходе экспериментов полученные значения выходного напряжения совпали с теоретическими. Это значит, что сопротивления резисторов были подобраны правильно. В ходе эксперимента над диодом значения силы тока незначительно превышают теоретические, а при 95% светимости вообще выходят за рамки номинального значения в 20 мА. Возможно, стоило выбрать резистор с немного большим сопротивлением.