- •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.
3.2.1. Экспериментальная часть.
Лабораторная установка состоит из генератора типа ГЗ-Ш, магазина резисторов, магазина конденсаторов, осциллографа типа С1-69.
Генератор типа ГЗ-Ш формирует на выходе периодические двуполярные прямоугольные импульсы в диапазоне частот от 20 Гц до 2 мГц. Настройка частоты осуществляется поворотом переключателя (на лицевой панели) с обозначенными коэффициентами умножения: 1; 10; 102; 103; 104 и затем - вращением шкалы точной настройки.
Магазины резисторов и конденсаторов имеют на лицевой панели два ряда кнопок (клавиш). Верхний ряд определяет порядок величин, подключаемых к электрической цепи. Нижний рад определяет численное значение этих величин. На панели магазинов имеются также четыре гнезда для соединения с электрической цепью. Верхние гнезда, а также нижние соединены между собой.
Осциллограф С1-69 представляет собой сложный по устройству прибор и требует специальных знаний для его настройки и эксплуатации. Этот осциллограф - двухлучевой, то есть в ЭЛТ (электроннолучевой трубке) прибора формируются два луча, управляемых электрическими сигналами, подающимися на два независимых входа.
В настоящей работе при выполнении измерений на экране осциллографа один луч используется для "вычерчивания" линии нулевого отсчёта, второй луч "вычерчивает" на экране форму исследуемого импульса.
На лицевой панели осциллографа имеются регуляторы яркости и фокусировки лучей; слева - расположен переключатель цены делений - [B/см] при вертикальном отклонении луча (для измерения амплитуд); справа - расположен переключатель цены делений - [Время/см] при горизонтальном смещении луча, изменяющий скорость развёртки по горизонтали и, соответственно, временные интервалы на горизонтальной оси шкалы экрана.
Внимание: при измерениях на экране осциллографа яркость луча должна быть минимальной при оптимальной фокусировке. Излишняя яркость и плохая фокусировка приводят к уширению светового пятна на экране и, следовательно, к большой погрешности измерений амплитуд и интервалов времени.
Для выполнения измерений необходимо собрать последовательно две схемы: контур дифференцирующей " R- С " цепочки и контур интегрирующей
“ R - С " цепочки.
Магазины резисторов и конденсаторов соединяются между собой и с генератором проводами с однополярными "наконечниками", вставляемыми в соответствующие гнезда. Осциллограф подключается коаксиальным кабелем.
На рис. 4 и 5 показаны блок - схемы соединений. На рис.4 -для контура дифференцирующей цепочки, на рис.5 - для контура интегрирующей цепочки.
Соответствующие принципиальные схемы и краткое описание даны в Приложении.
|
Рис. 4. |
|
Рис. 5. |
3.2.2. Измерения
Внимание: настройка осциллографа и проведение измерений выполняются при участии инженера или преподавателя.
1. Включить в сеть с напряжением ~220 В генератор и осциллограф.
2. Отрегулировать яркость и фокусировку лучей на экране осциллографа. Совместить оба луча, вычерчивающих горизонтальные линии, на середине экрана (по высоте).
3. Подключить генератор к осциллографу (вход № 2). Устанавливая на генераторе, последовательно, частоты 5 кГц и 50 кГц, получить на экране устойчивое изображение периодических двуполярных прямоугольных импульсов.
Для настройки скорости развёртки по горизонтали использовать интервалы времени с ценой деления: = 0,1 мс и= 10 мкс.
Переключателем цены деления по вертикали установить вертикальный размер импульса, равный ~ 3/4 высоты экрана.
4. Измерить амплитуду и длительность прямоугольного импульса с указанием в протоколе соответствующей цены деления и.
5. Собрать схему дифференцирующей цепочки (рис.4):
а) установить на генераторе частоту - 50 кГц;
б) набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интервале: С = (2÷4)∙10-3 мкФ; на магазине резисторов - сопротивление в интервале R =
= (2÷10)∙102 Ом;
в) получить на экране осциллографа устойчивое изображение "пикообразных" импульсов, формирующихся при дифференцировании входных импульсов (интервал развёртки при = 10 мкс);
г) измерить амплитуду и период следования импульсов. Занести в протокол изображение импульсов на экране осциллографа.
6. Опыт по п.5 повторить на частоте генератора 5 кГц для ёмкости С = (5÷8)∙10-2 мкФ и сопротивления R = (6÷10)∙102 Oм (интервал развёртки = 0,1 мс).
7. Собрать схему интегрирующей цепочки (рис.5):
а) установить на генераторе частоту - 50 кГц;
б) набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интервале: С = (4÷6)∙10-1 мкФ; на магазине резисторов - сопротивление в интервале: R =(2÷8) Oм;
в) получить на экране осциллографа устойчивое изображение треугольных (пилообразных) импульсов (интервал развёртки = 10 мкс и= 0,1 мс);
г) измерить амплитуду и длительность треугольных импульсов.
Занести в протокол изображение импульсов на экране осциллографа.
8. На той же частоте 50 кГц получить на экране осциллографа изображение экспоненциальных импульсов.
Для этого набрать на магазине конденсаторов ёмкость в интервале С = (2÷5)∙10-2 мкФ при R =(2÷8) Ом (интервал развёртки - 10 мкc), изображение импульсов занести в протокол измерений.
9. Опыты по п.7 повторить на частоте генератора 5 кГц для интервала развёртки при = 0,1 мс.
Треугольные импульсы получаются в интервалах: С =(5÷8)∙10-1 мкФ и R = (2÷5)∙103 Oм.
Экспоненциальные импульсы - в интервалах: С = (1÷4)∙10-2 мкФ и R = (2÷5)∙103 Oм.