лабы / лаба№1по тоэ

Федеральное агентство связи

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“Московский технический университет связи и информатики”

Кафедра «Телевидения и звукового вещания»

Предмет:

Теоретические Основы Электротехники.

Лабораторная работа № 2 по теме:

«Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения.»

Проверил: Волков А. С.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ:

Эксперимент №1

E=2,4 B – ЭДС источника;

r = 320 Oм – внутреннее сопротивление источника;

R = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки

I = E/(r + R) – ток в нагрузке от сопротивления R;

Uн = IRн = f(Rн) – падение напряжения на нагрузке от сопротивления Rн;

Pист = EI = f(Rн) – мощность источника тока от сопротивления Rн;

Pr = I²r = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;

Pн = I²Rн = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;

n = 100%( Pн/ Pист ) = f(Rн) - КПД цепи от сопротивления нагрузки Pн.

Таблица №1

По предварительному расчету								Получено экспериментально
RH, Ом	I, мА	UH, В	Pист, Вт	Pr, Вт	PH, Вт	n, %	I, мА		UH, В	Pист, Вт	Pr, Вт	PH, Вт	n, %
0	7,5	0	0,018	18	0	0	7,5		0	0,018	18	0	0
10	7,27	0,73	0.017	16.9	0.53	3.11	7,27		0,73	0,017	16,9	0,53	3,11
20	7,06	0,141	0.017	15.9	0.996	5.9	7,06		0,141	0,017	15,9	0,996	5,9
40	6,7	0,266	0.016	14.2	1.78	11.11	6,7		0,266	0,016	14,2	1,78	11,11
80	6	0,48	0.014	11.52	2.88	20	6		0,48	0,014	11,52	2,88	20
320	3,75	1,20	0.009	4,5	4.5	50	3,75		1,2	0,009	4,5	4,5	50
1280	1,5	1,92	0.004	0.72	2.88	80	1,5		1,92	0,004	0,72	2,88	80
2560	0,83	2,125	0.002	0.22	1.77	88.89	0,83		2,125	0,002	0,22	1,77	88,89
5000	0,45	2,25	0.001	0.065	1.018	93.99	0,45		2,25	0,001	0,065	1,018	93,99

Эксперимент №2

Для цепи (рисунок 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке, если управляющее сопротивление γ=3 Ом, управляющий ток i(t)=2sin(2πft), f=2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Ом и 200 Ом.

y=3 Ом - управляющее состояние

i(t) = 2sin(2πft) - управляющий ток

f = 2 кГц – частота

Uм = Iм * y – амплитуда напряжения

Таблица 2

По предварительному расчету				ЭВМ
RH, ОМ	y, Ом	Im, А	Um, В	Um, В
100	3	2	6	6
200	3	2	6	6

СХЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Схема №1:

Схема №2:

ЭКСПЕРИМЕНТЫ:

Эксперимент №1

1. Зависимость тока от сопротивления нагрузки

2. Зависимость напряжения от сопротивления нагрузки

3. Зависимость мощности источника от сопротивления источника

4. Зависимость мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника, от сопротивления нагрузки

5. Зависимость мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

6. Зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки

Эксперимент №2

1. RH = 100 Ом

2. RH = 200 Ом

Вывод: сопротивление нагрузки не влияет на амплитуду тока ИНУТ.

3. Um = 3 В (A=3)

Вывод: при изменении управляющего напряжения, изменяется также и напряжение в ИНУТ.

Общий вывод:

Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе MicroCap, незначительно отличаются от предварительного расчета из-за погрешности вычислений

Вопросы для самопроверки

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

2. Режимы работы ЭДС.

3. Чему равно падение напряжения на нагрузке U_H при R_H = r?

4. Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Р_r, при R_H = r?

5. Чему равен КПД при R_H = r?

Ответы

1. Источник электрической энергии представляет собой прибор, преобразующий какой-либо вид энергии в электрическую. Он создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов. Таким образом в проводящей среде создается электрическое поле, которое и вызывает упорядоченное, направленное движение носителей электрических зарядов, т. е. электрический ток. Происхождение электрического тока сопровождается непрерывным расходованием энергии на преодоление сопротивления. Эту энергию доставляет источник электрической энергии, в котором происходит процесс преобразования механической, химической, тепловой или других видов энергии в электрическую. Способность источника электрической энергии создавать и поддерживать на своих зажимах определенную разность потенциалов называется электродвижущей силой, сокращенно э. д. с. Источник электрической энергии обладает эдс в 1 вольт, если при перемещении по всей замкнутой цепи заряда в 1 кулон совершается работа, равная 1 джоулю.

Важными разновидностями источников ЭДС и тока являются зависимый источник ЭДС и зависимый источник тока. Зависимым источником электродвижущей силы называют такой источник, в котором ЭДС зависит от тока или напряжения в некотором участке цепи. Часто такие источники также называют управляемыми. Если значение ЭДС источника зависит от тока (или напряжения), то говорят, что такой источник управляем током (или напряжением). (операционный усилитель)

К зависимым источникам относятся электронные лампы, транзисторы, оперционные усилители и другие, к независимым источникам – аккумуляторы , электрогенераторы, термоэлементы, пьезодатчики и другие преобразователи

2. А) Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи.

Б) Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями.

В) Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность.

Г) Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приемика становится равным нулю.

3. 3,75*10^-3*320=1,2 В (по таблице)

1,2 В

4. 4,5 Вт (по таблице)

5. 50% (по таблице)