1.2. Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят генератор прямоугольных импульсов Г5-54, осциллограф C1-55 и лабораторный макет (рис.1.3.). Исследуемые цепи (рис.1.4.) монтируются на макете.

Выходное сопротивление генератора Г5-54 равно приблизительно 90 Ом.

При монтаже лабораторной установки следует иметь в виду, что один из выходных зажимов генератора и один из входных зажимов осциллографа соединен с корпусом соответствующего прибора. Эти зажимы должны быть соединены с точками 2 и 5 исследуемой цепи.

1.3. Задание на самоподготовку

1. Накануне лабораторного занятия получить у преподавателя численные значения параметров элементов, входящих в исследуемые цепи.

2. Вычислить постоянные времени RC и RL-цепей, (рис.1.4,а,б) для двух значений сопротивления R= 1кОм и 2,2кОм с учетом выходного сопротивления генератора.

3. Вычислить длительность импульсов и частоту их следования, необходимые для наблюдения импульсных и переходных характеристик всех исследуемых цепей.

4. Ознакомиться с лабораторным заданием и продумать порядок проведения эксперимента.

1.4. Лабораторное задание

1. Подготовить измерительные приборы к работе, включить их и дать им прогреться в течение 15 - 20 мин.

2. Смонтировать на макете последовательный RC-контур.

3. Снять осциллограммы свободных и переходных колебаний напряжения на емкости (импульсных и переходных характеристик) последовательной RC-цепи для двух значений дополнительного сопротивления 1кОм и 2,2кОм. Определить по осциллограммам значения постоянной времени цепи и сравнить их с расчетными значениями.

4. Смонтировать на макете последовательный RL-контур.

5. Снять осциллограммы свободных и переходных колебаний напряжения на индуктивности (импульсных и переходных характеристик) последовательной RL-цепи для тех же значений дополнительного сопротивления. Определить по осциллограммам значения постоянной времени цепи и сравнить их с расчетными значениями.

1.5. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схемы исследуемых цепей и расчеты при самоподготовке.

3. Функциональная схема лабораторной установки.

4. Результаты экспериментального исследования (осциллограммы и необходимые вычисления).

5. Сравнение результатов расчета и эксперимента и выводы.

1.6. Контрольные вопросы

1. Как составляются дифференциальные уравнения электрического равновесия? Приведите пример. Каков смысл термина “порядок цепи”?

2. В чем состоит первое правило Кирхгофа. Как определить количество уравнений, которые необходимо составить для разветвленной цепи по первому правилу Кирхгофа?

3. В чем состоит второе правило Кирхгофа. Как определить количество уравнений, которые необходимо составить для разветвленной цепи по второму правилу Кирхгофа?

4. Что понимается под свободной и вынужденной составляющими переходных токов и напряжений? Какова методика их определения?

5. Как определяются начальные условия? Приведите пример.

6. В чем состоят законы коммутации? Каков их физический смысл?

7. Что понимается под постоянной времени цепи первого порядка?

Рис. 1.5. К контрольному вопросу 7.

8. Как постоянная времени цепи связана с длительностью переходного процесса?

9. Укажите методику определения постоянной времени разветвленной цепи первого порядка.

10. Составьте дифференциальное уравнение цепи, приведенной на рис. 1.5, для тока i₁. Определите постоянную времени цепи.

11. Незаряженная емкость подключается к идеальному источнику постоянного напряжения через сопротивление. Найдите энергию, затраченную источником, а также энергию, поступившую в сопротивление за все время заряда. Сравните эти энергии.

12. Для цепи, изображенной на рисунке определить, как будет меняться ток i₂ после коммутации.

Рис. 1.6. К контрольному вопросу 12.

13. Дайте определения переходной и импульсной характеристик цепи.

14. Укажите методику определения переходной и импульсной характеристик.

15. Найдите переходную и импульсную характеристики цепи, приведенной на рис. 1.6, если воздействие есть напряжение u₁(t), а реакция – напряжение u₂(t). Постройте графики.

Рис. 1.7. К контрольному вопросу 15.

16. Найдите переходную и импульсную характеристики цепи, приведенной на рис. 1.7, принимая за реакцию напряжение . Постройте графики.

Рис. 1.7 К контрольному вопросу 16.

17. Укажите все возможные формы переходной характеристики цепи первого порядка

18. Укажите все возможные формы импульсной характеристики цепи первого порядка.