II Описание установки

Приборы и оборудование: ФПЭ-08 (ПИ) – модуль “Заряд-разряд конденсатора”; ИП – источник питания; PQ – звуковой генератор; МС – магазин сопротивлений (R); МЕ – магазин емкостей (С); РО – цифровой осциллограф.

Функциональная схема лабораторной установки представлена на рис. 7.

Рис. 7

Схема состоит из источника постоянного тока ИП, генератора низкочастотных синусоидальных импульсов (звукового генератора ЗГ), преобразователя синусоидальных импульсов в прямоугольные положительной полярности ФПЭ-08. Преобразователь импульсов позволяет получить прямоугольные импульсы, скважность которых меняется регулятором на лицевой панели, магазина сопротивлений МС (сопротивление R), магазина емкостей МЕ (емкость C), цифрового осциллографа.

Подаваемый с выхода генератора синусоидальный импульс преобразуется в прямоугольный и через магазин сопротивлений МС подается на магазин емкостей МЕ. Конденсатор заражается. Время заряда конденсатора можно изменить сопротивлением R. В момент паузы происходит разряд конденсатора по цепи RC. Время разряда определяется параметрами этой цепи. Визуально процесс заряда–разряда можно наблюдать на экране осциллографа. Наиболее устойчивый режим работы данной схемы обеспечивается при изменении номинальных величин элементов RC –цепи в следующих пределах

R=(2 – 4)10² Ом; С=(2 – 4)10^-1 мкФ; f_ген=0,5 – 5 кГц

При этом сравнительно полно происходит процесс заряда-разряда конденсатора. При увеличении сопротивления и емкости больше определенных значений конденсатор не успевает полностью зарядиться и разрядиться за один период цикла.

Рис. 8

Наблюдаемые при этом кривые заряда и разряда изображены на рис. 8 штрихпунктирной линией.

III Подготовка установки к работе

1. Собрать установку согласно рис. 7.

1.1 Подключить кабель с входа CH2 (у) осциллографа РО к магазину емкостей МЕ

черный провод – правое гнездо МЕ

красный провод – левое гнездо МЕ

1.2 Подключить звуковой генератор PQ к ФПЭ-08

кабель генератора – гнездо «OUTPUT»

черный провод – нижнее гнездо PQ

белый провод – верхнее гнездо PQ

1.3 Подключить ФПЭ-08 к магазину сопротивлений МС и магазину емкостей МЕ

верхнее гнездо РО – правое гнездо МС

нижнее гнездо РО – правое гнездо МЕ

1.4 Соединить магазин сопротивлений МС и магазин емкостей МЕ

левое гнездо МС – левое гнездо МЕ

2 Подготовить приборы к работе

2.1 Звуковой генератор

• подключить выход генератора «OUTPUT»;

• нажать клавишу «1К»;

• нажать клавишу «»;

• ручки «SUMM», «OFFSET», «INVERSE» (регулировка амплитуды выходного сигнала) в крайнее положение против часовой стрелки;

• нажать клавишу «OFF/ON»;

• ручкой «FREQ.ADJ» установить на генераторе частоту от 2000 до 3000 Гц.

2.2 Преобразователь импульсов (ФПЭ-08)

• скважность в положение «Грубо» нажать левую клавишу;

• ручку скважность «Точно» в крайнее положение против часовой стрелки;

• переключатель «заряд-разряд» конденсатора в положение «».

2.3 Источник питания ИП

• переключатель «контроль напряжения» в положение 2,5 – 4,5 В (в крайнее положение по часовой стрелке);

• тумблер «контроль тока» – влево;

• ручки на панели прибора в крайнее положение против часовой стрелки;

• включить переключатель «СЕТЬ»

• ручкой 2,5 – 4,5 В выставить напряжение на вольтметре 2 – 3 В.

IV Порядок выполнения работы

1. Установить на магазине сопротивлений МС R=2*10² Ом, на магазине емкостей МЕ С=2*10^-1 МкФ.

2 Включить осциллограф кнопкой (на верхней панели). Дождаться появления координатной сетки на экране.

3 Нажать кнопку «DEFAULT SETUP», чтобы удалить результаты предыдущих работ.

4 Нажать кнопку «AUTO», на экране появляются несколько периодов заряда-разряда конденсатора.

5 Нажать вторую верхнюю серую кнопку «» на панели «MENU», что бы на экране получился один период заряда-разряда конденсатора.

6 Нажать верхнюю белую кнопку, чтобы убрать «MENU» с экрана.

7 Маленькой ручкой «POSITION» на панели «VERTICAL» CH2 сместить картину вниз на 2 клетки.

8 Большой ручкой на панели «VERTIСAL» увеличивать высоту импульса до максимума.

ВНИМАНИЕ ручку вращать очень медленно, чтобы изображение устанавилось.

9 Маленькой ручкой «POSITION» на панели «HORIZONTAL» сместить картинку влево, что бы на экране кривая заряда-разряда была видна полностью.

10 Зафиксировать изображение нажатием кнопки «RUN/STOP».

11 Снять кривую зависимости заряда-разряда конденсатора от времени U_с=U_с(t). Для этого измерить по X значение времени t в микросекундах и по Y значение напряжения U_с в вольтах.

1. Для измерения времени необходимо:

• нажать кнопку «CURSORS»;

• нажать первую серую кнопку панели «MENU», выбрать режим – РУЧНОЙ;

• нажать вторую серую кнопку панели «MENU», выбрать тип – ВРЕМЯ;

• нажать третью серую кнопку панели «MENU», выбрать CH2;

• нажать верхнюю белую кнопку панели «MENU», что бы убрать «MENU» с экрана;

• ручкой под лампочкой (в верхнем ряду) перемещают курсор А, расположенный слева (вертикальная пунктирная прямая);

• подвести курсор А к началу кривой заряда и зафиксировать время t₀ (высвечивается в левом нижнем углу и на панели значений в левом верхнем углу – CurА).

б) Для измерения напряжения U_c ручкой «LEVEL» панели «TRIGGER» подвести горизонтальную черту к началу кривой заряда и в правом нижнем углу высвечивается значение напряжения U₀ (CH2I).

12 Снять 6-8 значений U_c (по Y) и t (по X) для кривой заряда.

Для измерения наиболее удобно выбирать точки пересечения кривой заряда с горизонтальными прямыми масштабной сетки.

13 Результаты занести в таблицу 1 и построить на миллиметровой бумаге кривую заряда U_c=U_c(t).

R= C= t₀₌= U₀=

Таблица 1

	1	2	3	…
Uc, В
t, с
Uc= U – U0, В
t=t – t0, с

14 Аналогичные измерения провести для кривой разряда, за начало отсчета времени t₀ принять начало спада кривой. U₀ – сохранить. Результаты занести в таблицу 2 и построить на миллиметровой бумаге кривую разряда.

R= C= t₀₌= U₀=

Таблица 2

	1	2	3	…
Uc, В
t, с
Uc= U – U0, В
t=t – t0, с

–значение напряжения в момент начала разряда (спада кривой)