4 Лабораторная работа №4 Исследование двухполюсников
Цель работы: проверить справедливость теоремы об активном двухполюснике и эквивалентность преобразований двухполюсников.
4.1 Эксперимент 1: Проверка теоремы об активном двухполюснике. Откройте файл лаб4-э1 (рисунок 13). Установите параметры цепи. Экспе-
13
риментально определите ток в первой ветви и запишите его значение в таблицу 4.1.
Рисунок 13
Отсоедините от зажимов а и b первую ветвь (режим холостого хода) и подключите к ним вольтметр. Значение Uabxx запишите в таблицу 4.1. От-соедините от зажимов а и b вольтметр и подключите к ним амперметр (ре-жим короткого замыкания). Зная Iкз, определите величину входного сопро-тивления цепи относительно зажимов а и b:
4.2 Используя параметры эквивалентного генератора, рассчитайте ток в первой ветви.
4.3 Измерьте в преобразованной схеме ток в первой ветви с по-мощью амперметра и сравните результаты с расчётными. Заполните таб-лицу 4.1
Рисунок 14
4.5 Эксперимент 3: Замена последовательного и параллельного со-единения идеальных источников. Откройте файл файл лаб4-э3 (рисунок 15). Установите произвольные значения напряжений источников ЭДС и токов источников тока. Рассчитайте значения эквивалентных источников в каждой схеме относительно зажимов А и B. Подключите к этим зажимам приборы и проверьте условие эквивалентности.
Рисунок 15
4.5 Эксперимент 4: Преобразование неидеального источника тока в неидеальный источник ЭДС. Откройте файл лаб4-э4 (рисунок 16).
Рисунок 16
Установите параметры неидеального источника тока относительно рези-стора нагрузки RL, рассчитайте эквивалентные параметры неидеального источника ЭДС. Замените неидеальный источник тока в схеме на неиде- альный источник ЭДС. С помощью приборов определите токи и напряже-ния в нагрузке в обеих схемах.
4.7 Эксперимент 5: Преобразование пассивного двухполюсника. Откройте файл лаб4-э5 (рисунок 17).
Рисунок 17
Установите значения сопротивлений R1-R6. Рассчитайте эквивалентное сопротивление относительно зажимов а и b. Измерьте с помощью мульти-метра эквивалентное сопротивление и сравните с расчётным.
4.8 Проанализируйте полученные результаты.
4.9 Контрольные вопросы
4.9 1 Что такое активный двухполюсник?
4.9.2 Что такое пассивный двухполюсник?
4.9.3 Сформулируйте теорему об активном двухполюснике.
4.9.4 Изложите алгоритм расчёта электрической цепи методом эквивалент-ного генератора.
4.9.5 В каких случаях целесообразно применять метод эквивалентного ге-нератора.
5 Лабораторная работа № 5 Исследование эле-ментов электрической цепи синусоидального тока
Цель работы: ознакомиться со свойствами элементов электриче-ской цепи синусоидального тока.
5.1 Эксперимент 1: Исследование резистора в цепи синусоидально-го тока. Откройте файл лаб5-э1 (рисунок 18).
Рисунок 18
Установите выходное напряжение генератора в пределах от 10 до 20 В; частоту выходного сигнала от 1000 до 1500 Гц; начальную фазу в пределах от 30 до 90 градусов. Подключите к зажимам цепи активное сопротивле-ние в пределах от 100 до 200 Ом. Определите показания приборов и зане-сите их в таблицу 5.1. Подтвердите расчётами правильность полученных результатов.
Рисунок 19
Таблица 5.1
Подключите на вход А осциллографа сигнал напряжения на резисторе. Лицевая панель осциллографа показана на рисунке 19. Осциллограф имеет два канала (channel) А и В c раздельной регулировкой чувствительности в диапазоне от 10 мкВ/дел до 5 КВ/дел и регулировкой смещения по верти-кали (Y POS). Выбор режима по входу осуществляется нажатием кнопок <AC>, <0>, <DC>. Режим <AC> предназначен для наблюдения только сиг-налов переменного тока. В режиме <0> входной зажим замыкается на зем-лю. В режиме <DC> можно производить измерения как постоянного, так и переменного тока. В режиме развертки <Y/T> - по вертикали показан сиг-нал напряжения, по горизонтали – время; в режиме <В/А> - по вертикали – сигнал В, а по горизонтали – сигнал А; в режиме <А/В> - по вертикали – сигнал А, а по горизонтали – сигнал В. Длительность развертки (TIME BASE) может быть задана от 0.1 нс/дел до 1 с/дел с возможностью уста-новки смещения по горизонтали (XPOS). Заземление осциллографа осуще-ствляется клеммой GROUND. При нажатие на кнопку <ZOOM> лицевая панель осциллографа меняется – увеличивается размер экрана, появляется возможность прокрутки изображения по горизонтали. В индикаторных ок-нах под экраном приводятся результаты измерения напряжения и времен-ных интервалов. Изображение можно инвертировать нажатием кнопки <REVERSE> и записать данные измерений в файл нажатием кнопки <SAVE>. Возврат к исходному состоянию осциллографа – нажатием кноп-ки <REDUCE>
5.2 Зарисуйте и объясните вид полученной кривой напряжения.
5.3 Подключите вход В осциллографа к ваттметру. Ваттметр: для измерения мощности используется приставка к вольтметру, напряжение которого в вольтах соответствует мощности в ваттах Зарисуйте и объясни-те вид полученной кривой мгновенной мощности.
5.4 Эксперимент 2: Исследование идеальной катушки индуктивно-сти в цепи синусоидального тока.
Откройте файл лаб5-э2 (рисунок 20).
Рисунок 20
5.5 Установите напряжение генератора в пределах от 10 до 20 В; частоту выходного сигнала от 1000 до 1500 Гц; начальную фазу в пределах от 30 до 90 градусов. Подключите к зажимам цепи идеальную катушку в пределах от 10 до 20 мГн. Определите показания приборов и занесите их в таблицу 5.1. Подтвердите расчётами правильность полученных результа-тов.
5.6 Эксперимент 3: Исследование идеального конденсатора в це-пи синусоидального тока.
Откройте файл лаб5-э3 (рисунок 21).
Рисунок 21
5.7 Установите выходное напряжение генератора в пределах от 10 до 20 В; частоту выходного сигнала от 1000 до 1500 Гц; начальную фазу в пределах от 30 до 90 градусов. Подключите к зажимам цепи идеальный конденсатор в пределах от 1 до 2 мкФ. Определите показания приборов и занесите их в таблицу 5.1. Подтвердите расчётами правильность получен-ных результатов.
5.8 Эксперимент 4: Исследование последовательного соединения элементов в цепи синусоидального тока.
Откройте файл лаб5-э4 (рисунок 22). Зарисуйте и объясните вид полученных кривых напряжений на осциллограмме.
Рисунок 22
Откройте файл лаб5-э5 (рисунок 23). Зарисуйте и объясните вид полученных кривых напряжений на осциллограмме
Рисунок 23
5.9 Эксперимент 5: Экспериментальное определение параметров последовательной и параллельной схем замещения пассивного двухпо-люсника. Откройте файл лаб5-э6 (рисунок 24).
Рисунок 24
По результатам опыта рассчитать параметры последовательной и параллельной схем замещения пассивного двухполюсника и занести их в таблицу 5.2.
Таблица 5.2
По данным таблицы 5.2 проверьте формулы перехода от последова-тельной схемы замещения пассивного двухполюсника к параллельной. Пример расчёта показан на рисунке 25.
Проанализируйте полученные результаты.
5.10 Контрольные вопросы
5.10.1 Свойства активного сопротивления в цепи синусоидального тока.
5.10.2 Свойства индуктивного сопротивления в цепи синусоидального то-ка.
5.10.3 Свойства ёмкостного сопротивления в цепи синусоидального тока.
5.10.4 Какую мощность измеряет ваттметр в цепи синусоидального тока?
5.10.5 Приведите формулы перехода от последовательной схемы замеще-ния пассивного двухполюсника к параллельной и наоборот.