- •Фгоу впо «калининградский государственный технический университет»
- •1. Введение.
- •2. Теоретическое исследование переходных процессов при зарядке и разрядке конденсатора в
- •3. Порядок выполнения работы
- •3.1. Задание № I. Экспериментальное исследование зарядки и разрядки конденсатора большой ёмкости.
- •3.1.1. Экспериментальная часть.
- •3.1.3. Обработка результатов.
- •3.2.1. Экспериментальная часть.
- •3.2.2. Измерения
- •3.2.3. Обработка результатов
- •4. Вопросы для проверки (примерные):
- •5. Литература
- •Приложение общая характеристика импульсов и способов их формирования в электрических цепях.
3. Порядок выполнения работы
Примечание. Экспериментальная часть работы содержит два задания. Количество заданий устанавливает преподаватель.
3.1. Задание № I. Экспериментальное исследование зарядки и разрядки конденсатора большой ёмкости.
3.1.1. Экспериментальная часть.
Измерения проводятся на лабораторной установке, состоящей из отдельного блока “R- С” и подключаемых к нему источника питания (выпрямителя) и цифрового вольтметра. Для измерений требуются также часы (секундомер) с отсчётом секунд и минут.
На рисунке 2 показана принципиальная схема блока " R - С ", (аналогичная схеме рис.1). В блоке имеется высокоёмкостный металло-бумажный либо электролитический конденсатор, резистор в цепи зарядки с сопротивлением R1 и резисторы в цепи разрядки с сопротивлениями R02 и R03. .
Величины сопротивлений R1 и R02 указаны на лабораторной установке. Значения ёмкости С и сопротивления R03 требуется найти в опыте.
Четырёхполюсный тумблер К-2 служит для переключения режимов зарядки и разрядки конденсатора.
Двухполюсный тумблер К-3 позволяет подключать параллельно разрядному сопротивлению R02 второй резистор с сопротивлением R03.
Двухполюсный тумблер К-1 служит для "закорачивания" конденсатора с целью его быстрой полной разрядки (при остаточном малом напряжении).
Подключаемый к блоку вольтметр имеет внутреннее сопротивление =10,1 МОм, которое образует параллельное соединение с резисторамиR02 и R03 при разрядке конденсатора, определяющее полную величину разрядного сопротивления.
Обозначения тумблеров К1, К2, и КЗ даны на лицевой панели блока " R -C" с указанием их позиционных положений для разных режимов. На лицевой панели обозначены также клеммы для подключения выпрямителя и вольтметра.
3.1.2. ИЗМЕРЕНИЯ.
1. Присоединить к сети с напряжением ~220 В выпрямитель и вольтметр (последний – в режиме измерения постоянного напряжения), включить выпрямитель тумблером на его панели – загорится сигнальная лампочка. После прогрева выпрямителя в течение 5 минут измерить и занести в протокол напряжение Uвх на клеммах выпрямителя с надписью 12 В.
2. Выключить выпрямитель и подключить соединительные провода от выпрямителя и вольтметра к соответствующим клеммам блока “R – C”.
3. Установить тумблер К1 блока “R – C” в положение "Вкл".
4. Установить тумблер К2 в нейтральное положение и включить выпрямитель.
5. Переключить тумблер К2 в положение "ЗАРЯД" и одновременно включить секундомер. Через каждые 30 сек. (т.е. 0,5 мин) заносить в табл.1- 1
1 – источник питания 2 – тумблер К2 3 – тумблер К3 4 – тумблер К1 5 - вольтметр |
Рис. 2. Схема блока “R - C” контура |
значения напряжений на конденсаторе в процессе его зарядки в течение 15 минут.
Таблица 1–1
-
t, мин
0
0,5
1
1,5
2
2,5
…….
15
U, В
0
Здесь в первом столбце табл. 1-1 указано, что в начальный момент включения секундомера () напряжение на конденсаторе.
6. Оставляя тумблер К2 в положении "ЗАРЯД", установить тумблер КЗ в положение “R2”, обнулить секундомер.
7. Переключить тумблер К2 в положение "РАЗРЯД" и одновременно включить секундомер. В этот же момент времени зафиксировать значение напряжения на конденсаторе U0c и занести его в табл. 2-1.
Следующие значения напряжений на конденсаторе в процессе его разрядки заносить в табл. 2-1 через каждые 30 сек. в течение 10÷12 минут.
Таблица 2-1
-
t (мин)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
…….
12
U (В)
Здесь в первом столбце табл. 2-1 указано, что в начальный момент включения секундомера () напряжение на конденсаторе (на практике начальное напряжение при разрядке варьируется в пределах от 10 В до 10,2 В).
8. Установить тумблер К2 в нейтральное положение и затем на короткое время выключить тумблер К1 с целью полной разрядки конденсатора.
9. Установить тумблер К1 в положение "ВКЛ" и выполнить снова зарядку конденсатора в соответствии с п.5. Результаты заносить в табл.1-2 (по форме табл. 1-1).
10. Оставляя тумблер К2 в положении "ЗАРЯД", установить тумблер КЗ в положение “R3”.
11. Выполнить снова разрядку конденсатора в соответствии с п.7, результаты заносить в табл.2-2 (по форме табл. 2-1).
12. По окончании измерений выключить выпрямитель и отключить приборы от сети с напряжением ~220 В.
Тумблер К2 блока “R – C” установить в нейтральное положение и выключить тумблер К1.
Этим завершаются прямые измерения в задании № 1.