2. Задания на экспериментальные исследования и методика их выполнения

Принципиальная схема лабораторного макета, подключенного к NI ELVIS показана на рис.2.1.

Для сборки макета вставьте выводы платы макета в одноименные гнезда NI ELVIS (см. рис.2.2).

Рис.2.1. Принципиальная электрическая схема лабораторного макета, подключенного к NI ELVIS

Рис.2.2. Подключение макета к плате NI ELVIS

Задание 1. Измерить с помощью вольтметра и амперметра сопротивление резистора.

Схема измерения показана на рис.2.3.

Для запуска измерения нажать кнопку "Измерить"

Рис.2.3. Схема измерения для задания 1

Записать в отчет результаты измерения тока I=___ и напряжения U=____.

Используя соотношение R=U/I рассчитать сопротивление резистора. Результат расчета записать в отчет R=____.

Задание 2. Измерить сопротивление резистора с помощью мультиметра.

Схема измерения показана на рис.2.4.

Рис.2.4. Схема измерения для задания 2

Записать в отчет результат измерения сопротивления R=___.

Задание 3. Измерить ВАХ резистора и по ней определить сопротивление резистора.

Схема измерения показана на рис.2.5.

Рис.2.5. Схема измерения для задания 3

Зарисовать в отчет ВАХ резистора, указав по осям цену деления.

Рассчитать сопротивление резистора, например, при напряжении на резисторе U₀=4B. Для этого на ВАХ найти точку при U₀=4B и определить ток ей соответствующий I₀=___. Сопротивление рассчитать по закону Ома R=U₀/I₀=___.

Задание 4. Исследовать внешнюю характеристику источника постоянной ЭДС Un =f(In)|_Ru.

Схема измерений показана на рис.2.6.

Рис.2.6. Схема измерения для задания 4

4.1. Произвести измерения тока и напряжения нагрузки при величине внутреннего сопротивления источника напряжения, равной 0 Ом (Ru =0 Ом) и изменении величины сопротивления нагрузки Rn (12; 51; 100, 200 Ом)

Для выбора необходимого сопротивления используйте переключатели SA1 и SA2. Положение переключателей, необходимое для каждого шага измерения будет отображаться в сплывающем окне.

Примечание: положение включенного состояния переключателя зависит от его конструкции. На макетах установлены переключатели с движками сбоку. В этих переключателях положение "включено" устанавливается передвижением движка вниз. В переключателях с движком сверху, включение достигается передвижением движка вверх. В окне программы указан вариант переключателя с движком сверху.

4.2. Повторить измерения для значений внутреннего сопротивления: Ru =12 Ом , а затем Ru =51 Ом.

По результатам измерений построить нагрузочные характеристики реальных источников постоянной ЭДС Un =f(In)|Ru.

Рассчитать внутреннее дифференциальное сопротивление для каждого источника ЭДС:

Rдиф1=dU/dI=____, Rдиф2=dU/dI=____, Rдиф3=dU/dI =____.

Таблица 2.1.

ЭДС источника	Сопротивление нагрузки Rn, Ом	Rn =12	Rn=51,0	Rn =100	Rn =200
Е1=0,1В Ru=0 Ом	Ток нагрузки In, А
	Напряжение на нагрузке, Un,В
Е2=0,1В Ru=12 Ом	Ток нагрузки In, А
	Напряжение на нагрузке, Un
Е3=0,1 В Ru=51 Ом	Ток нагрузки In, А Напряжение на нагрузке, Un

По результатам измерений построить нагрузочные характеристики реальных источников постоянной ЭДС Un =f(In)|_Ru..

Рассчитать внутреннее дифференциальное сопротивление для каждого источника ЭДС: Rдиф₁=ΔU/ΔI=____, Rдиф₂=ΔU/ΔI=____, Rдиф₃=ΔU/ΔI =____.

Задание 5. Исследовать внешнюю характеристику источника тока.

Схема измерений показана на рис.2.7.

Рис.2.7. Схема измерения для задания 5

5.1. Произвести измерения тока и напряжения нагрузки при величине внутреннего сопротивления источника тока, равной 22 кОм (Ri =22кОм) и изменении величины сопротивления нагрузки Rn (12; 51; 100, 200 Ом). Для выбора необходимого сопротивления используйте переключатели SA1 и SA2. Положение переключателя, необходимое для каждого шага измерения будет отображаться в сплывающем окне.

5.2. Повторить измерения для значений внутреннего сопротивления: Ri =1,6 кОм. По результатам измерений построить нагрузочные характеристики источников тока.

Рассчитать внутреннее дифференциальное сопротивление для каждого источника тока:

Rдиф1=dU/dI=____, Rдиф2=dU/dI=____, Rдиф3=dU/dI =____.

Таблица 2.2.

Ток источника	Сопротивление нагрузки Rn, Ом	Rn=12		Rn=51	Rn =100	Rn =200
I1=0.147A Ri =22 кОм	Ток нагрузки In, А
	Напряжение на нагрузке Un, В
I2=0.147A Ri =1,6 кОм	Ток нагрузки In, А
	Напряжение на нагрузке Un,В

Задание 6. Исследовать режимы согласования источника с нагрузкой

Схема измерений показана на рис.2.8.

Рис.2.8. Схема измерения задания 6

6.1. Произвести измерения тока, напряжения и мощности на нагрузке при изменении величины сопротивления нагрузки Rn (12; 51; 100; 200 Ом). Для выбора необходимого сопротивления используйте переключатели SA1 и SA2. Положение переключателей, необходимое для каждого шага измерения будет отображаться в сплывающем окне.

По результатам измерения построить графики зависимостей Un=f(Rn) и Pn=f(Rn), из которых определить при каких соотношения между сопротивлением нагрузки Rn и сопротивлением источника сигнала Ri эти графики имеют максимум. Записать эти соотношения в отчет, сформулировать выводы словесно и тоже записать в отчет.

Таблица 2.3.

Rn, Ом	0	2	5	10	20	50	100
I1, А
Un, В
Pn, Вт