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 "Радиотехнические системы"

Теоретические основы электротехники

Лабораторная работа №2 “Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения”

Выполнила Студентка гр. ******** ___________________ ********.

Проверил _____________________ Инжуватов Д.А.

Москва 2024

РЕФЕРАТ

Отчет – xx с., xx рис., x таблиц

ЛАБАРАТОРНАЯ РАБОТА №1-2, MICRO-CAP, ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТЕЙ.

Объектами исследования являются программа Micro-Cap.

Цель работы – выполнить лабораторные работы №2 из "Основы теории цепей, основы схемотехники, радиоприемные устройства, лабораторный практикум на персональном компьютере".

Метод проведения работы – применение материалов и навыков, собранных во время выполнения практикума.

Результат работы – выполненные лабораторные работы номер №2.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

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

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Необходимо рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки цепи R_H

Рисунок 1 – Цепь для построения

Из сборника берем данные по характеристикам элементов цепи: E = 2,4 В – ЭДС источника; r = 320 Ом – внутреннее сопротивления нагрузки; Rн = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки; I=E / (r + Rн) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки Rн.

Рисунок 2 – Результат построения

Необходимо рассчитать следующие зависимости:

• Uн=IRн=f(Rн) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки Rн;

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

• Pr=I2r=f(Rн) – мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки Rн;

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

• η=100%(P_н/P_и)=f(Rн) – коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки Rн.

Таблица 1 – Предварительные и экспериментальные расчёты

По предварительному расчету							По экспериментальному расчету
R, Ом	I	U	P	P(внутр)	P(нагрузки)	КПД		I	U	P	P(внутр)	P(нагрузки)	КПД
0	7,5	0	0,018	1,843	0	0		7,5	0	18	18	0,00007	0,019
10	7,3	0,1	0,0175	1,843	0,00058	3,3		7,273	0,727	17,455	16,926	0,0005	3,03
20	7,1	0,1	0,0169	1,843	0,00115	6,8		7,059	0,173	16,941	15,945	0,001	5,882
40	6,7	0,3	0,016	1,843	0,0023	14,4		6,667	0,267	16	14,222	0,0178	11,111
80	6	0,5	0,0144	1,843	0,00461	32		6	0,48	14,4	11,52	0,00288	20
320	3,8	1,2	0,009	1,843	0,01843	204,8		3,75	1,2	9	4,5	0,0045	50
1280	1,5	1,9	0,0036	1,843	0,07373	2048		1,5	1,92	3,6	0,72	0,00288	80
2560	0,8	2,1	0,002	1,843	0,14746	7372,8		0,83	2,1	2	0,222	0,00178	88,889
5000	0,5	2,3	0,0011	1,843	0,288	26600		0,451	2,256	1,083	0,065	0,001	93,985

ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТЕЙ

Рисунок 3 – График зависимости тока от сопротивления нагрузки

Рисунок 4 – График зависимости напряжения от сопротивления нагрузки

Рисунок 5 – График зависимости мощности источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 6 – График зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 7 – График зависимости мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 8 – График зависимости КПД от сопротивления нагрузки

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

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

Источник ЭДС – идеализированный двухполюсный элемент напряжение, на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

Независимым источником напряжения называется двухполюсный элемент с заданной величиной ЭДС, независящей от параметров цепи, подключено к нему (независящей от нагрузки), и с неопределенным зависящим от нагрузки током.

Примеры таких источников: батареи и аккумуляторы большой емкости с малым сопротивлением; сеть в розетке,

2. Режимы работы источников ЭДС.

Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление нагрузки стремится к бесконечности. Это обусловлено тем, что внешняя цепь разомкнута. В таком случае ток в цепи равен 0. На графике, величины зависимой от сопротивления нагрузки соответствует точке R= .

Режим короткого замыкания – режим, при котором сопротивление нагрузки становится равным нулю. Это обусловлено тем, что полюса источника ЭДС подключают друг к другу проводом с малым сопротивлением. Сила тока при коротком замыкании большая так как сопротивление цепи в данном случае равно r (внутреннее сопротивления источника) . На графике, величины зависимой от сопротивления нагрузки соответствует точке R=0.

Номинальный режим – это режим, на который рассчитывается источник (т.е. напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями). На графике P(R) номинальный режим соответствует всем точкам кроме точки короткого замыкания и точке Холостого хода.

Согласованный режим – это режим, при котором в нагрузку отдается максимальная мощность. На графике P(R) соответствует точке P_max.

3. Чему равно падение напряжение на нагрузки U_H при R_H=r.

Падение напряжение на нагрузке при R_H=r=320 Ом, U_H = 1,2 В.

4. Чему равна мощность на внутреннем сопротивления источника Pr, при R_H=r.

Pr = 4,5 Вт.

5. Чему равен КПД при R_H=r.

При R_H=r КПД=50%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа была выполнена успешно и в полном объёме. В процессе выполнения эксперимента мы изучали характеристики источника напряжения, производили соответствующие расчеты и строили графики зависимостей.