3 Вопросы для самопроверки

3.1 Дайте определение источника напряжения.

3.2 Дайте определение источника тока.

3.3 Как измерить ЭДС источника?

3.4 Как на практике получить источник тока?

3.5 На какую величину отличается ЭДС источника от напряжения на его зажимах?

3.6 Дайте определения режимов холостого хода, короткого замыкания и согласованного режима.

3.7 Запишите закон Ома для замкнутого контура.

3.8 Чему равно напряжение на зажимах источника при согласованном режиме?

3.9 Как изменяется напряжение на зажимах источника при увеличении сопротивления потребителя?

3.10 По каким формулам можно рассчитать мощности потребителя, нагрузки и потерь внутри источника?

3.11 Запишите формулы для расчета КПД.

3.12 Каков КПД в электрической цепи при согласованном режиме?

3.13 Является ли экономически выгодным согласованный режим работы?

4 Аппаратное и программное обеспечение

4.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

4.2 Графический манипулятор мышь.

4.3 Программа Electronics Workbench 5.0.

5 Порядок выполнения работы

5.1 Проверка подготовки учащихся к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

5.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

5.3 Запустить программу Electronics Workbench 5.0.

5.4 Собрать схему проведения исследований (рисунок 3.1), для этого из библиотек программы достать необходимые элементы: элемент переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается.

После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками. Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.

Рисунок 3.1 – Схема исследования источника напряжения

В данной схеме используются:

V – вольтметр (показывает действующее значение напряжения);

А – амперметр(показывает действующее значение тока);

Е– генератор гармонических колебаний.

5.4.1 Установить значения параметров генератора гармонических колебаний. Для этого два раза щелкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: ЭДС источника (Voltage) согласно п. 2.4, частоты (Frequency) 60 Гц (задана по умолчанию), начальной фазы (Phase) 0⁰ (задана по умолчанию), изменяя эти параметры в соответствующих окошках.

Установить R_i=320 Ом, R=1 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне с помощью манипулятора мышь, нажать «OK», окно закроется, значение элемента изменится.

5.4.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения переменного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – АС (переменный ток).

5.5 Исследовать нагрузочные характеристики источника напряжения.

5.5.1 Измерить ЭДС источника Е. Для этого отключить резистор R от источника (удалить линию, обозначенную на рисунке 3.1 – (1)), т. е. установить режим холостого хода.

5.5.2 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

5.5.3 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение выключателя в правом верхнем углу окна.

Показание вольтметра V в режиме холостого хода равно ЭДС источника. Занести значение ЭДС Е в таблицу 3.2. Снова подключить резистор R.

5.5.4 Включить режим анализа схемы, снять значение напряжения U – показания вольтметра V; значение тока в цепи I – показания амперметра А. Полученные данные занести в таблицу 3.2.

5.5.5 Изменять сопротивление резистора R (R = 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000, ∞ Ом) согласно таблице 3.2. После каждого изменения сопротивления включать режим анализа схемы. Результаты измерений напряжения и тока занести в таблицу 3.2. Сделать вычисления.

5.5.6 По результатам расчета построить графики зависимостей: I/I_max, U/U_max, P/P_max, η = f(R). При построении кривых рекомендуемый масштаб по горизонтали: 5 клеток = 1000 Ом.

Таблица 3.2 – Опытные и расчетные данные при исследовании источника напряжения

Задано	Из опыта		Вычисления
R,Ом	Е= ; Ri=		Imax = мА ; Pmax = мВт
	U, В	I, мА			P, мВт		η
1
80
160
320
1280
3000
5000
R=∞

5.5.7 Преобразовать источник напряжения в источник тока, для этого к источнику напряжения подключить очень большое внутреннее сопротивление R_i = 10 кОм. Изменять сопротивление резистора R (R = 1, 80, 160, 320, 1280 Ом) и измерить ток в цепи. Результаты измерений занести в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Опытные данные при преобразовании источника напряжения в источник тока

R, Ом	I, мА
1
80
160
320
1280

5.6 Исследовать источник тока.

5.6.1 Собрать схему, приведенную на рисунке 3.2. Установить значения параметров источника тока, для этого два раза щёлкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: ток источника (Current) 1 А, частота (Frequency) 60 Гц, начальная фаза (Phase) 0⁰ (задана по умолчанию).

Рисунок 3.2 – Схема исследования источника тока

5.6.2 Установить значение резистора R = 80 Ом, включить режим анализа схемы и снять значение тока цепи I – показания амперметра A; и значение напряжения U – показания вольтметра V. Полученные данные занести в таблицу 3.4.

5.6.3 Изменять сопротивление резистора R (R =500, 2500, 5000 Ом). После каждого изменения сопротивления включать режим анализа схемы. Результаты измерений напряжения и тока занести в таблицу 3.4. Сделать выводы.

Таблица 3.4 – Опытные данные при исследовании источника тока

R, Ом	U, В	I, А
80
500
2500
5000

5.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

5.8 Выключить оборудование.

5.9 Составить отчет по работе.