Порядок выполнения работы. Формирователь прямоугольных импульсов (ФПИ), выполненный на резисторе Rб и

1) Собрать цепь по схеме рис. 7.5 для исследования переходного режима в цепях R – C, R – L, R – L – C при питании от источника постоянного напряжения (короткое замыкание цепей).

Формирователь прямоугольных импульсов (ФПИ), выполненный на резисторе R_б и стабилитроны VD, подключить к источнику переменного напряжения ~ 0 – 30 В.

2) Закоротить зажимы 1 – 2. В результате чего получается цепь R – C для исследования заряда – разряда конденсатора через резистор.

3) Зарисовать кривые U_C(t), наблюдаемые на экране осциллографа для трех значений сопротивления R при фиксированной емкости C (величина задается преподавателем).

4) По осциллограммам U_C(t) определить постоянные времени цепи заряда и разряда конденсатора.

5) По найденным постоянным времени τ рассчитать величины соответствующих сопротивлений.

Рисунок 7.5 – Электрическая схема исследования переходных процессов

6) Рассчитать зависимость U_C(t) при заряде конденсатора для одного из значений сопротивления (C и U₀ принять равным их значениям в эксперименте). Результат занести в табл. 7.1.

Таблица 7.1 – Результаты расчета переходного процесса в цепи R – C

Полученную кривую сравнить с осциллограммой.

7) Закоротить зажимы 4 – 5 (зажимы 1 – 2 – разомкнуть) в цепи (рис. 7.5). В результате чего получается цепь R – L для исследования переходных режимов.

8) Зарисовать кривые U_R(t) для трех значений сопротивления (задаются преподавателем).

9) По осциллограммам определить постоянные времени цепи R – L (при различных R).

10) По найденным постоянным времени τ рассчитать величины L и Rк.

11) Рассчитать зависимость U_R(t) при включении R – L для одного из значений сопротивления R (L и U₀ принять равными их значениям в эксперименте). Результаты занести в табл. 7.2.

Таблица 7.2 – Результаты расчета переходных процессов в цепи R – L

Полученную кривую сравнить с осциллограммой.

12) Снять закоротку с зажимов 4 – 5 (рис. 7.5), получив цепь для исследования переходных процессов в цепи R – L – C.

13) Изменяя величину R резистора и емкость C конденсатора установить колебательный процесс изменения напряжения на конденсаторе и зарисовать его.

14) По осциллограмме U_C(t) определить период T_C и частоту f_C собственных колебаний цепи, а также декремент и логарифмический декремент затухания ln∆.

15) По значениям T_C и ln∆ определить значения сопротивлений R₁ = R_к + R (R_к – сопротивление катушки индуктивности).

16) Изменяя R резистора установить на экране осциллографа апериодический (критический) переходный процесс. Зарисовать осциллограмму.

17) По результатам исследования сделать вывод.

7.4 Контрольные вопросы и задачи

1) Что такое постоянная времени цепи? Как она вычисляется? Как влияет ее величина на переходный процесс?

2) Могут ли напряжения на конденсаторе и ток через конденсатор изменяться скачками?

3) Как по кривой переходной величины определить постоянную вре­мени?

4) Чему будет равен ток в цепи с последовательным соединением конденсатора емкостью 1 мкФ и резистора с сопротивлением 1 мОм, подклю­ченной к источнику постоянного напряжения U = 100 В, через 1 с после под­ключения?

5) Что такое декремент затухание и логарифмический декремент за­тухания? Как они определяются?

6) Определить емкость конденсатора, который за 2 секунды через сопротивление 3 кОм зарядился до 98% напряжения источника.

7) Объясните энергетический процесс в колебательном контуре. По­чему при не возникают колебания?

8) Приведите примеры, когда на практике используется явление за­ряда или разряда конденсатора.

9) Конденсатор емкостью С разряжается на резистор с сопротивлением R = 2 кОм индуктивную катушку с индуктивностью L = 36 мкФ. Какова должна быть наименьшая емкость конденсатора, чтобы его разряд на катушку имел апериодический характер?

10) Определить, за сколько секунд разрядится конденсатор емкостью 0,1 мкФ на сопротивление 10 Ом.