1.3.2. Экспериментальное исследование вольтамперной
характеристики (ВАХ) источника напряжения
Соберите цепь постоянного тока по рис. 1.7. В качестве источника по-
стоянного напряжения используйте любой из трёх источников. В качестве
используйте резистор R11 = RH = 24 Ом. Покажите собранную цепь препо-
давателю или лаборанту. Преподаватель должен включить стенд.
Установите напряжение источника около 10 В и в дальнейшем не из-
меняйте его. Запишите показания приборов в таблицу 1.2 при изменении
сопротивления нагрузки: 12, 24, 51 Ом и ∞ (нагрузка отключена).
Ru, Om |
12 |
24 |
51 |
|
I, A |
0,87 |
0,45 |
0,21 |
0 |
U, B |
10,37 |
10,59 |
10,65 |
10,81 |
1.3.3. Испытание ваттметра
Соберите цепь переменного тока по рис. 1.8. В качестве переменного
напряжения ~U используйте фазное напряжение А - 0 трёхфазного источ-
ника. Покажите собранную цепь преподавателю или лаборанту. Препода-
ватель должен включить стенд.
Запишите показания приборов в таблицу 1.3 при изменении сопротив-
ления нагрузки: 24, 51 и 75 Ом. Запишите параметры использованных при-
боров: тип прибора, класс точности, предел измерения.
Rн, Ом |
24 |
51 |
75 |
U, B |
22,6 |
22,8 |
23,1 |
I, A |
0,95 |
0,46 |
0,32 |
P, Bm |
20,3 |
10,2 |
7 |
1.3.4. Измерения с помощью ацп
При выполнении работы строго соблюдать указанную последова-
тельность действий!
► Включите ПК.
♦ На панели АЦП загорится красная лампа.
▼ Если во время измерений или сборки цепи на АЦП погаснет лампа,
отключите кабель USB от ПК, подождите 3 ... 5 секунд, и снова подключи-
те.
► Подключите специальные кабели к входным разъемам АЦП (ка-
нал 1 и канал 2).
► Делители напряжения поставьте в положение 1:10 (все 4 канала).
► Соберите цепь переменного тока по рис. 1.9. При сборке обратите
внимание на то, чтобы общие (корпусные) выводы АЦП (штекеры синего
цвета) были подключены к точке «0» (рис. 1.9). Потенциальные выводы
АЦП (штекеры красного цвета) подключите к точкам 1 и 2 (рис. 1.9).
► Покажите собранную цепь преподавателю. Преподаватель должен
включить стенд и автоматический выключатель для фазы А.
► С помощью вольтметра переменного напряжения измерьте напря-
жения между точками 0-1, 0-2 и 1-2. Полученные результаты, а также по-
казания амперметра и ваттметра занесите в табл. 1.4.
► С рабочего стола ПК запустите программу L-mikro.
► В окне программы щёлкните кнопку НАСТРОЙКА. В открывшем-
ся окне установите:
♦ Режим работы: АВТОМАТИЧЕСКИЙ
♦ Развёртка, мс/дел: 5
♦ Выберите каналы: Канал 1 и Канал 2
♦ Чувствительность канала, В/дел: 1 (оба канала)
♦ Положение нулевой линии: 0 (оба канала)
♦ Щёлкните кнопку √.
► Щёлкните по кнопке ПУСК. Через несколько секунд (не менее 3-х
секунд) щёлкните по кнопке СТОП.
► Наблюдайте временную зависимость и покажите её преподавателю.
U01 |
U02 |
U12 |
B |
B |
B |
23,4 |
17,3 |
15,5 |
I01 |
I02 |
I12 |
A |
A |
A |
0. 238 |
0. 234 |
0. 237
|
P01 |
P02 |
P12 |
Bm |
Bm |
Bm |
3,9 |
3,7 |
3,8 |
► Сохраните полученные данные.
Для этого щёлкните АРХИВ. Выберите папку: C:\DATA\
Впишите имя файла: <номер группы> (например, <7347RC.txt>).
► Щёлкните СОХРАНИТЬ.
► Попросите преподавателя выключить стенд и автоматический
выключатель для фазы А.
1.4. Порядок проведения расчетов
1.4.1. Проверка вольтметра
Приведённая погрешность испытуемого прибора во всём измеряемом
диапазоне не должна превышать погрешности, соответствующей его клас-
су точности. В оцифрованных точках приведённая погрешность вычисля-
ется по формуле:
в
нутреннее
сопротивление источника, а также
постройте график зависимо-
сти U = f(I).
1.4.3. Испытание ваттметра
Активная мощность в цепи переменного тока определяется соотноше-
нием:
P = U⋅I⋅Cos ϕ, (1.3)
где: ϕ - угол сдвига фаз тока и напряжения (см. рис. 1.3), и измеряется ват-
тами (Вт). Поскольку в качестве нагрузки в опыте использовались реоста-
ты (активная нагрузка), то можно принять ϕ = 0.
Для всех трёх измерений п. 1.3.3 вычислите мощность по формуле
и сопоставьте с показаниями ваттметра.
1.4.4. Измерения с помощью АЦП
Цифровая измерительная система сформировала файл с данными, по-
лученными во время эксперимента. Для работы с ними необходимо снача-
ла загрузить EXCEL, а потом в него полученный файл, «7347RC.txt». Для
этого в окне программы EXCEL щёлкните: ФАЙЛ → ОТКРЫТЬ. В от-
крывшемся окне выберите ТИП ФАЙЛОВ: Все файлы. Выделите нуж-
ный файл. Щёлкните ОТКРЫТЬ. В окне МАСТЕР ТЕКСТОВ щёлкните
ГОТОВО.
В открывшейся таблице имеется несколько столбцов с данными. В
столбце A записано время в секундах. В столбцах B и C записано напряже-
ние в вольтах (без учёта положения делителя напряжения каждого кана-
ла!), измеренное соответственно каналами 1 (входное напряжение u = u01) и
2 (напряжение uR = u02).
Для вычисления напряжения на конденсаторе uC = u12, а также тока i
надо воспользоваться макросами.
► В файловом меню EXCEL выберите: СЕРВИС → МАКРОС →
РЕДАКТОР VISUL BASIC. В файловом меню BASIC выберите:
INSERT → MODULE.
► В открывшемся окне запишите макрос:
имя модуля
Sub Macros1() ' имя модуля
Dim t1, u1, u2, u3, i1 As Single ' задаём переменные
Sheets("Лист1").Select ' переходим на лист «Лист1»
Cells(1, 5) = "t, мс" ' заголовок столбца 5
Cells(1, 6) = "I, мА" ' заголовок столбца 6
Cells(1, 7) = "U01, B" ' заголовок столбца 7
Cells(1, 8) = "U02, B" ' заголовок столбца 8
Cells(1, 9) = "U12, B" ' заголовок столбца 9
For n = 2 To 210 ' задаём цикл по 209 строкам
t1 = Cells(n, 1) ' число из строки n, столбца 1 передаём в t1
u1 = Cells(n, 2) ' число из строки n, столбца 2 передаём в u1
u2 = Cells(n, 3) ' число из строки n, столбца 3 передаём в u2
t1 = t1 * 1000 ' t1 переводим в мс
u1 = u1 * 10 ' масштабируем u1
u2 = u2 * 10 ' масштабируем u2
u3 = u1 - u2 ' напряжение u12
i1 = u2 / 0.075 ' ток I в резисторе R4=75 Ом (мА)
Cells(n, 5) = t1 ' число из t1 передаём в строку n, столбца 5
Cells(n, 6) = i1 ' число из i1 передаём в строку n, столбца 6
Cells(n, 7) = u1 ' число из u1 передаём в строку n, столбца 7
Cells(n, 8) = u2 ' число из u2 передаём в строку n, столбца 8
Cells(n, 9) = u3 ' число из i1 передаём в строку n, столбца 5
конец цикла
Next n '
конец программы
End Sub '
► Нажмите клавишу F5. Если появится окно, щёлкните Run.
На листе «7347RC» будут созданы дополнительно 5 столбцов с данными.
► Выделите новые столбцы E, F, G, H, I.
► В файловом меню EXCEL щёлкните ВСТАВКА, затем ДИАГРАМ-
МА...
► В окне мастера диаграмм выберите:
♦ Тип: ТОЧЕЧНАЯ.
♦ Вид: СГЛАЖЕННАЯ БЕЗ МАРКЕРОВ.
♦ Щёлкните: ДАЛЕЕ и ещё раз ДАЛЕЕ.
► На закладке ЗАГОЛОВКИ укажите название графика, например:
«R-C», обозначьте ось x, например, t, мc и ось y, например, u, B.
► На закладке ЛИНИИ СЕТКИ отметьте ОСНОВНЫЕ ЛИНИИ по
обеим осям. Щёлкните: ГОТОВО.
► На появившемся графике дважды щёлкните мышью по серому фону. В
появившемся окне выберите: Заливка - прозрачная. Щёлкните ОК.
► Кривая тока имеет очень большой масштаб в сравнении с остальными
кривыми. Для неё нужно создать дополнительную ось ординат. Для это-
го дважды щёлкните по этой кривой. В открывшемся окне выберите за-
кладку ОСЬ, на которой щёлкните кнопку ПО ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ
ОСИ. Щёлкните ОК.
► Дважды щёлкните по цифрам на горизонтальной оси абсцисс. В поя-
вившемся окне выберите закладку ШКАЛА. Установите минимальное и
максимальное значение такими, чтобы на графике отображалось 1,5 или