электротех лаба 2

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

(МТУСИ)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра " Теории электрических цепей "

ОТЧЕТ

Лабораторная работа № 2 Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения

Выполнил:

Студент группы такой-то Иванов И.И.

Проверил:

Ст. преподаватель Овсянникова Е.А.

Дата защиты ____________2024г.

Москва 2024 г.

Цель работы: с помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источника напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками

Выполнение

Рис. 1. Схема 1а

Дано:

E = 2.4 В

R1 = 320 Ом

R_н = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5000 Ом

I = E / (r + R_н)

U_н = IR_н = f(R_н)-падения напряжения на нагрузке от сопротивления;

P_ист = EI = f*(R_н)-мощность источника от сопротивления нагрузки R_н;

P_r = I²r = f(R_н)-мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки R_н;

P_н = I²R_н = f(R_н)-мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки R_н;

Mu = 100% * (P_н / P_ист) = f(R_н)-коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузке R_н

I₁ = E / (r + R_н1) = 2.4 / (320 + 0) = 0,0075 A = 7,5 мА

I₂ = E / (r + R_н2) = 2.4 / (320 + 10) = 0,007272 A = 7,273 мА

I₃ = E / (r + R_н3) = 2.4 / (320 + 20) = 0,007059 A = 7,059 мА

I₄ = E / (r + R_н4) = 2.4 / (320 + 40) = 0,006667 A = 6,667 мА

I₅ = E / (r + R_н5) = 2.4 / (320 + 80) = 0,006 A = 6 мА

I₆ = E / (r + R_н6) = 2.4 / (320 + 320) = 0,00375 A = 3,75 мА

I₇ = E / (r + R_н7) = 2.4 / (320 + 640) = 0,0025 A = 2,5 мА

I₈ = E / (r + R_н8) = 2.4 / (320 + 1280) = 0,0015 A = 1,5 мА

I₉ = E / (r + R_н9) = 2.4 / (320 + 2560) = 0,000833 A = 0,833 мА

I₁₀ = E / (r + R_н10) = 2.4 / (320 + 5000) = 0,000451 A = 0,451 мА

U_н1 = I₁R_н1 = 0,0075 * 0 = 0 В

U_н2 = I₂R_н2 = 0,007272 * 10 = 0,073 В

U_н3 = I₃R_н3 = 0,007059 * 20 = 0,141 В

U_н4 = I₄R_н4 = 0,006667 * 40 = 0,267 В

U_н5 = I₅R_н5 = 0,006 * 80 = 0,48 В

U_н6 = I₆R_н6 = 0,00375 * 320 = 1,2 В

U_н7 = I₇R_н7 = 0,0025 * 640 = 1,6 В

U_н8 = I₈R_н8 = 0,0015 * 1280 = 1,92 В

U_н9= I₉R_н9 = 0,000833 * 2560 = 2,132 В

U_н10 = I₁₀R_н10 = 0,000451 * 5000 = 2,255 В

P_ист1 = EI₁ = 2,4 * 0,0075 = 0,018 Вт

P_ист2 = EI₂ = 2,4 * 0,007272 = 0,017 Вт

P_ист3 = EI₃ = 2,4 * 0,007059 = 0,017 Вт

P_ист4 = EI₄ = 2,4 * 0,006667 = 0,016 Вт

P_ист5 = EI₅ = 2,4 * 0,006 = 0,014 Вт

P_ист6 = EI₆ = 2,4 * 0,00375 = 0,009 Вт

P_ист7 = EI₇ = 2,4 * 0,0025 = 0,006 Вт

P_ист8 = EI₈ = 2,4 * 0,0015 = 0,004 Вт

P_ист9 = I₉ = 2,4 * 0,000833 = 0,002 Вт

P_ист10= EI₁₀ = 2,4 * 0,000451 = 0,001 Вт

P_r1 = I₁2r = 0,0075² * 320 = 0,018 Вт

P_r2 = I₂2r = 0,007272² * 320 = 0,017 Вт

P_r3 = I₃2r = 0,007059² * 320 = 0,016 Вт

P_r4 = I₄2r = 0,006667² * 320 = 0,014 Вт

P_r5 = I₅2r = 0,006² * 320 = 0,012 Вт

P_r6 = I₆2r = 0,00375² * 320 = 0,004 Вт

P_r7 = I₇2r = 0,0025² * 320 = 0,002 Вт

P_r8 = I₈2r = 0,0015² * 320 = 0,0007 Вт

P_r9 = I₉2r = 0,000833² * 320 = 0,0002 Вт

P_r10 = I₁₀2r = 0,000451² * 320 = 0,0001 Вт

P_н1 = I₁²R_н1 = 0,0075² * 0 = 0 Вт

P_н2 = I₂²R_н2 = 0,007272² * 10 = 0,0005 Вт

P_н3 = I₃²R_н3 = 0,007059² * 20 = 0,001 Вт

P_н4 = I₄²R_н4 = 0,006667² * 40 = 0,002 Вт

P_н5 = I₅²R_н5 = 0,006² * 80 = 0,003 Вт

P_н6 = I₆²R_н6 = 0,00375² * 320 = 0,005 Вт

P_н7 = I₇²R_н7 = 0,0025² * 640 = 0,004 Вт

P_н8 = I₈²R_н8 = 0,0015² * 1280 = 0,003 Вт

P_н9 = I₉²R_н9 = 0,0008² * 2560 = 0,002 Вт

P_н10 = I₁₀²R_н10 = 0,000451² * 5000 = 0,001 Вт

Mu₁ = 100 * (P_н1 / P_ист1) = 100 * (0 / 0,018) = 0%

Mu₂ = 100 * (P_н2 / P_ист2) = 100 * (0,0005 / 0,017) = 2,94%

Mu₃ = 100 * (P_н3 / P_ист3) = 100 * (0,001 / 0,017) = 5,88%

Mu₄ = 100 * (P_н4 / P_ист4) = 100 * (0,0018 / 0,016) = 11,25%

Mu₅ = 100 * (P_н5 / P_ист5) = 100 * (0,0028 / 0,014) = 20%

Mu₆= 100 * (P_н6 / P_ист6) = 100 * (0,005 / 0,0091) = 55%

Mu₇= 100 * (P_н7 / P_ист7) = 100 * (0,004 / 0,006) = 66,6%

Mu₈ = 100 * (P_н8 / P_ист8) = 100 * (0,0028 / 0,036) = 70,7%

Mu₉ = 100 * (P_н9 / P_ист9) = 100 * (0,0016 / 0,002) = 84,21 %

Mu₁₀= 100 * (P_н10 / P_ист10) = 100 * (0,001 / 0,0011) = 91%

Рис. 2. График зависимости тока от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки сила тока уменьшается

Рис. 3. График зависимости напряжения от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки напряжение увеличивается

Рис. 4. График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки мощность источника уменьшается

Рис. 5. График зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки мощность выделяемая на сопротивлении уменьшается

Рис. 6. График зависимости мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки мощность, выделяемая на нагрузке сначала увеличивается, а потом уменьшается

Рис. 7. График зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Вывод: по графику видно, что при повышении сопротивления нагрузки КПД увеличивается

Таблица 1 – таблица значений схемы 1а

По предварительному расчёту								Получено экспериментально
Rн, Ом	I, мА	Uн, В	Pист, Вт	Pr, Вт	Pн, Вт	Mu, %	I, мА		Uн, В	Pист, Вт	Pr, Вт	Pн, Вт	Mu, %
0	7,5	0	0,018	0,018	0	0	7,5		0	0,018	0,018	0	0
10	7,273	0,073	0,017	0,017	0,0005	2,94	7,273		0,072	0,017	0,017	0,0005	3,03
20	7,059	0,141	0,017	0,016	0,001	5,88	7,059		0,141	0,017	0,016	0,001	5,88
40	6,667	0,267	0,016	0,014	0,002	11,25	6,767		0,267	0,016	0,014	0,0018	11,1
80	6	0,48	0,014	0,012	0,003	20	6		0,479	0,014	0,012	0,0028	20
320	3,75	1,2	0,009	0,004	0,005	55	3,75		1,2	0,009	0,005	0,005	50
640	2,5	1,6	0,006	0,002	0,004	66,6	2,5		1,6	0,008	0,002	0,004	66,3
1280	1,5	1,92	0,004	0,0007	0,003	70,7	1,5		1,92	0,004	0,0007	0,003	80
2560	0,833	2,132	0,002	0,0002	0,002	84,21	0,833		2,133	0,002	0,0002	0,002	88,9
5000	0,451	2,255	0,001	0,0001	0,001	91	0,451		2,256	0,0011	0,0001	0,001	93,9

Рис. 8. Схема 1б

Дано:

y = 3 Ом

I(t) = 2sin(2pift)

f = 2кГц

R_Н = 100, 200 Ом

U_m = I_m * y

U_m1 = 2 * 3 = 6 В

U_m2 = 2 * 3 = 6 В

Рис. 9. Осциллограммы напряжения источника тока и управляющего тока при R_Н = 100 Ом

Рис. 10. Осциллограммы напряжения источника тока и управляющего тока при R_Н = 200 Ом

Таблица 2 – таблица значений схемы 1б

По предварительному расчёту				ЭВМ
RН, Ом	y, Ом	Im, А	Um, В	Um, В
100	3	2	6	6
200	3	2	6	6

Вывод: с помощью программы Micro-Cap были получены внешние характеристики источника напряжения, которые совпали с расчётными.

Ответы на вопросы

Ответы на вопросы

1. Какой источник называется источником ЭДС. Приведите примеры независимых и зависимых источников.

Ответ: источник называется ЭДС, если он способен создавать и поддерживать определённую разность потенциалов

Независимые: батарейка, аккумулятор

Зависимые: ИНУТ

2. Режимы работы источника ЭДС

Ответ: холостой ход, номинальный, согласованный, короткое замыкание

3. Чему равно падение напряжения на нагрузке U_н при R_н = r?

Ответ: R_н = 320 Ом

U_н = EI = E / (r + R_н) * R_н = 1,2 В

4. Чему равна мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника P_r, при R_н = r?

Ответ: R_н = 320 Ом

P_r = I²r = (E / (r + R_н))² * r = 0,0045 Вт

5. Чему равен КПД при R_н = r?

Ответ: R_н = 320 Ом

Mu = 100 * (P_н/P_ист) = 100 * (I²R_н / EI) = 50%