Контрольные вопросы
1. Какими уравнениями описывается электростатическое поле и какие методы для их решения используются?
2. В чем заключается аналогия между электростатическим полем и полем постоянных токов? Продемонстрировать эту аналогию с помощью уравнений Максвелла. Какие величины, характеризующие поля являются подобными?
3. Обосновать возможность моделирования электростатического поля полем постоянных токов на проводящей бумаге?
4. Как определяется емкость заряженных тел по результатам измерений на модели?
5. Как можно построить силовые линии поля по картине поля, содержащей только эквипотенциали?
6. Как по картине поля определить емкость?
7. Каковы условия на границе раздела двух сред с различными проводящими свойствами?
8. Пояснить схему и принцип работы моделирующей установки, используемой в лабораторной работе.
9. Каким образом влияют размеры листа проводящей бумаги на картину поля? Почему картины поля, полученные в результате расчета и эксперимента отличаются?
10. Дайте определение понятия «потенциал электрического поля».
11. Дайте определение понятия «напряженность электрического поля».
12. Дайте определение понятия «градиент».
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М.: Гардарики, 2007. – С. 404 – 416.
2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов. – Брянск: БГТУ, 2008. – Ч.2. – С. 134 – 139.
3. Потапов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Сборник задач / Л.А. Потапов. – Брянск: БГТУ, 2007. – С. 118 – 125.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
ПРИМЕНЕНИЕ ФАЗОВОЙ ПЛОСКОСТИ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель лабораторной работы – приобретение навыков исследования переходных процессов с помощью фазовой плоскости в линейной и нелинейной цепях.
ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Задачи лабораторной работы:
– получение фазовых портретов;
– исследование автоколебаний в нелинейной цепи;
– исследование переходных процессов в цепи RCL с помощью фазовой плоскости.
Продолжительность лабораторной работы – 3 часа.
ОПИСАНИЕ СТЕНДА
На стенде имеется регулируемый источник тока, нелинейное сопротивление, имеющее участок ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, амперметр, вольтметр, конденсатор, дроссель и 2 осциллографа. Фазовый портрет процесса получают с помощью одного осциллографа, у которого развертку можно отключить и подать на вход Х исследуемое напряжение, а на вход Y напряжение, пропорциональное производной от этого напряжения. С помощью второго двухлучевого осциллографа получают осциллограммы напряжений, подаваемых на входы Х и Y первого осциллографа.
Порядок выполнения работы
А. В лаборатории
1. Снять ВАХ нелинейного элемента при питании его от источника регулируемого тока (рис. 1).
2. Выполнить кусочно-линейную аппроксимацию ВАХ нелинейного элемента и определить дифференциальные сопротивления, соответствующие участкам аппроксимации.
3. Собрать схему (рис. 2). Параметры L и C установить в соответствии с таблицу. Установить ток источника равным 2 мА.
Вариант, соответствующий номеру недели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
L, Гн |
0,15 |
0,1 |
0,15 |
0,05 |
0,55 |
C, мкФ |
1,1 |
0,55 |
0,26 |
1,1 |
0,55 |
4. Зарисовать в масштабе наблюдаемые на экране осциллографа фазовый портрет процесса и кривые uR ( t ) и uC ( t ). Определить масштабы кривых, принимая R0 = 50 Ом.
5. Определить частоту колебаний с помощью электронно–счетного частотомера или осциллографа.
6. Как влияет сопротивление R на фазовый портрет процесса? Сравнить значение сопротивления R, при котором происходит срыв колебаний, со значением отрицательного дифференциального сопротивления нелинейного элемента.
7. Как влияет емкость C и ток источника J на фазовый портрет процесса?
8. Исследовать на фазовой плоскости переходной процесс в линейной цепи R – L – C (рис. 5). Зарисовать фазовый портрет процесса и кривые uR ( t ), uC ( t ). Дать объяснение полученным результатам.
Б. Дома
9. Рассчитать частоту колебаний автогенератора и сравнить со значением, полученным в п.5.
10. В отчете о лабораторной работе нарисовать фазовые портреты процессов и кривые uR ( t ), uC ( t ) в одном масштабе, проставить номера соответствующих точек на всех осциллограммах. Для каждого опыта привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение опытных и расчетных данных). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.