3. Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения на компьютере (ewb, multisim)

Лабораторная работа выполняется на рабочем поле виртуальной лаборатории с использованием программы схемотехнического моделирования EWB, MULTISIM.

Задание 1. Исследовать работу компенсатора напряжения.

1.1. Измерить напряжение Uх компенсатором напряжения.

1. Собрать схему рис.34.1. =E1=15В, R1= 10 кОм, R2 – выбирается по варианту задания; R3 = 1 кОм –потенциометр, в свойствах установить клавишу управления - R и дискретность (точность) установки 1% , PV₀ – цифровой мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения, служим индикатором компенсации напряжений, PV1 – вольтметр постоянного тока - используется для регистрации компенсирующего напряжения- в свойствах установить внутреннее сопротивление 15 кОм.

2. Установить сопротивление резистор R2 по вариантам, согласно табл.3.1.

Таблица 3.1.

Вариант	1	2	3	4	5	6
R2, кОм	10	1.5	6,5	5	6	2,5

Рис. 3.1. Схема измерения напряжения:

А) - нулевым методом и б) - методом непосредственного отсчета

3. Рассчитать теоретически напряжение Ux по формуле Uxт = Е1R2/(R1+R2).

4. Нарисовать схему в отчет. Включить питание стенда. Уравновесить схему резистором R до достижения Vo≈0 и записать в отчет результат измерения Uк=______.

Согласно нулевого метода измерения Uк≈=Uх

5. Рассчитать погрешность измерения напряжения нулевым методом по формуле

1.2. Измерить напряжение Uх методом непосредственного отсчета (вольтметром pv1).

1. Собрав схему на рис. 3.1б. Нарисовать схему в отчет. Записать в отчет результат измерения Ux1=___ и посчитать погрешность измерения

.

2. Сделать вывод о погрешности измерения нулевым методом.

Задание 2. Исследовать работу компенсатора тока.

2.1. Измерить ток Iх методом непосредственного отсчета (амперметром pa1).

1. Собрать схему рис. 3.2а. =E1=15В, R1– выбирается по варианту задания из табл. 3.2., PA1 цифровой амперметр стенда, R_A =10 Ом служит для увеличения внутреннего сопротивления амперметра.

Таблица 3.2

Вариант	1	2	3	4	5	6
R1, Ом	68	82	100	47	120	75

а) б)

Рис. 3.2. Схема измерения тока:

А) - методом непосредственного отсчета и б) - нулевым методом.

2. Нарисовать схему в отчет. Включить питание, измерить ток Iх₁ и записать в отчет Iх_{1=____}.

3. Рассчитать теоретически ток I_ХТ по формуле I_ХТ = Е1/R2, т.е. считаем, что амперметр обладает нулевым внутреннем сопротивлением R_A=0 и погрешности при измерении тока не создает.

4. Рассчитать погрешность измерения

.

2.2. Измерить ток Iх нулевым методом.

1. Собрать схему компенсатора тока, рис.2.2б. =E1=15В, =E2=-15В, R1 – выбирается по варианту задания из табл.2.2.; R –потенциометр, в свойствах установить клавишу управления – R и дискретность (точность) установки 1%; PA1 цифровой ампермет, R_A =10 Ом служит для увеличения внутреннего сопротивления амперметра; PV0 – цифровой мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения – служим индикатором компенсации.

2. Включить питание стенда. Уравновесить схему резистором Rк до достижения U_o ≈ 0 и записать в отчет результат измерения тока Iк=______. .

Согласно нулевого метода измерения Iк≈=Iх

3. Рассчитать погрешность измерения тока компенсационным методом по формуле

.

4. Сделать вывод о погрешности измерения нулевым методом.

Задание 3. Исследовать работу четырехплечного моста постоянного тока.

3.1. Снять зависимость разбаланса моста от величины сопротивления R2 - Uаб = F(R₂/10кОм).

Собрать схему рис.3.3а. Выставить внутреннее сопротивление вольтметра Rv=15 кОм, Еоп=15В, R₂= 12 кОм – переменный резистор с точностью установки 1%, R3=R4= 10кОм.

Резистором R₂. и произвести балансировку моста и добиться Uаб≈0. Определить величину сопротивления при котором наступает баланс моста R_2о= =R_{2 мах} ^.К/100%, Например, на рис. 3.3а R_{2 мах}= 12 кОм, К=79%, оссюда R₂=9,48 кОм.

Задать абсолютные приращения +R₂=100 Ом; вычислить (R₂₀±ΔR₂(кОм))/10 и относительное приращения δ_%=+R₂/R₂ , измерить Uаб и все записать в отчет в табл.33.

Повторит аналогичные измерения и расчеты при +R₂=200 Ом; и +R₂=300 Ом.

Повторить аналогичные измерения и расчеты при -R₂=100 Ом, -R₂=200 Ом; и -R₃=300 Ом

Для каждого приращения сопротивления зафиксировать показания индикатора Uаб, и занести в табл.3.3.

Таблица 3.3.

(R20±ΔR2(кОм))/10	0,97	0,98	0,99	1,0	1,01	1,02	1,03
δ%	-3	-2	-1	0	1	2	3
Iи (мкА)				0

Построить графики Uаб = F(R₂/10кОм) и Uаб = F(δ_%).

а)	б)
Рис. 3.3a. Мостовая схема измерения сопротивления

3.2. Измерить сопротивление резистора Rx= R1 по вариантам табл.3.4.

Собрать схему рис.3.3б. Выставить внутреннее сопротивление вольтметра Rv=15 кОм, Еоп=15В,.R₂= 12 кОм – переменный резистор с точностью установки 1%, R3=R4= 10кОм.

Резистором R₂ произвести балансировку моста, до достижения показаний вольтметра, равного нулю? Vo=0.

Рассчитать значение . За R₂ принятьзначение равное

R₂=R_{2 мах} ^.К/100%, где К – величина сопротивления в процентах. Например, на рис. 3.3б R_{2 мах}= 12 кОм, К=79%, оссюда R₂=9,48 кОм.

Таблица 3.4

Вариант	1	2	3	4	5	6
Rx, (кОм)	6,8	8,2	9,3	9,4	10,5	11,6

Вычислить погрешность расчета по формуле:

где – измеренное мостовым методом значение неизвестного сопротивления;

–значение сопротивления, измеренное точно с помощью мультиметра или известное заранее.