Подготовка к лабораторной работе.

Отчет

по лабораторнойработе № 2.

«Исследование делителей напряжения и тока».

Выполнили студенты группы 3238

Иванов А.А., Петров С.Ю.

 

2021 год.

Цель работы. Получить навыки расчета делителей тока и напряжения, построения потенциальных диаграмм. Освоение методов измерения потенциалов, напряжений и токов в простых цепях постоянного тока.

Вариант: Е1=20 В, R1=5,1кОм, R2=8,2 кОм, R3=7,5 кОм, R4=3 кОм, E2=-5 В.

Группа
Е2 В		-8		-9		-5
Группа
Е2 В	-12		-6		-10		-7

Таблицу в отчете не приводить.

Приборы используемые в лабораторной работе:

В работе используются источник напряжения постоянного тока Б5-48 (Б5-42), амперметр М283, вольтметр В7-22А.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Исследование делителя напряжения.

B

R2

R3

C

V

A

R1

+

+

A

E1

R4

D

«Собрать схему, изображенную на рис.1. с элементами согласно варианта. Измерить ток, потенциалы в точках (0, А, В, С, Д) и разность потенциалов (падение напряжения на резисторе R1) » φ_А- φ_В = U_AB=U_R1

 

 

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема делителя напряжения.

ϕD

ϕC

R2

R1

R3

R4

ϕA

ϕB

Е2

A

Е1

V

 

 

Рис.2. Монтажная плата схемы рис.1.

Рассчитаем: I=E/(R1+R2+R3+R4)=20/(5,1+8,2+7,5+3)10³=0,84∙10^-3 A.

φ0=0; φ_А=Е1=20 B; φ_В=φ_А-U_AB=20-4,28=15,72 B; U_AB=I∙R1= 0,84∙10^-3∙5,1∙10³=4,28 В; φ_С= φ_В- U_BС=15,72-0,84∙10^-3∙8,2∙10³= 8,83 B; φ_Д=φ_С- U_R4=8,83-0,84∙10^-3∙7,5∙10³=2,53 B.

По найденным значениям строим потенциальную диаграмму (ПД) рис.3.В ПД по горизонтальной оси последовательно откладываются значения резисторов, а по вертикали величина потенциала в точках соединения резисторов. Положительные напряжения откладываются вверх, отрицательные вниз.

φ0

φD

φC

φВ

E φА

R кОм

φ В

5,10

13,3

20,8

23,8

 

 

 

Рис.3. Потенциальная диаграмма схемы рис.1.

«Потенциал измеряется в точках вольтметром относительно общей (земля) точки. Провод от черной клеммы вольтметра (земля) в точке 0, сигнальный провод левая красная клемма в точке измерения. Заполняем таблицу 1.а. По полученным данным построить потенциальную диаграмму ПД рис.3.»

Теоретически для этой схемы должна быть прямая линия, но неточность измерений может дать разный наклон участков.

Таблица 1.

Параметр	I мА	φА В	φВ B	φС В	φД В	φ0	UAB В	Е2 В
Расчет	0,84		15,72	8,83	2,53		4,28	-----	А
Измерение								-----
Расчет	0,96		15,1	10,1	2,9		4,9	-5	Б
Измерение

Заменить в схеме резистор R2 источником напряжения Е2. «Следует обратить внимание на знак Е2, при (+) источники складываются, при (-) они включены встречно вычитаются. Как в примере.»

Е1

+

B

E2

R3

C

A

R1

+

+

R4

D

V

A

I

 

 

Рис.4. Принципиальная электрическая схема делителя напряжения.

Рассчитаем ток в схеме рис.4. I=(E1+E2)/(R1+R3+R4)= (20-5)/(5,1+7,5+3)∙10³=0,96 мА.

φ₀ =0; φ_A=E1; φ_B= φ_A-U_AB=E1-I∙R1=20- 9,6∙10^-4∙5,1∙10³=20-4,9=15,1 B;

φ_C=φ_B+E2=10,1 B; φ_D=I∙R4=9,6∙10^-4∙3∙10³=2,9 B.

Заполнить таблицу 1.б. Построить потенциальную диаграмму схемы рис.4.

E1 φА

Е2

φ0

φD

φC

φВ

R кОм

φ [ В]

5,10

12,6

15,6

 

Рис.5. График потенциальной диаграммы для схемы рис.4.

R4

D

V

A

I

Е1

+

B

E2

R3

C

A

R1

+

+

«Для примера рассмотрим вариант где Е1=20 B и Е2=5 B одного знака.

 

Рис.6. Второй вариант схемы с Е2.

I=(E1+E2)/(R1+R3+R4)=25/15,6∙10³=1,6 mA.

φ₀ =0; φ_A=E1; φ_B= φ_A-U_AB=E1-I∙R1=20- 1,6∙10^-3∙5,1∙10³=20-8,16=11,84 B;

E1 φА

φВ

Е2

φ0

φD

φC

R кОм

φ [ В]

5,10

12,6

15,6

φ_C=φ_B+E2=16,84 B; φ_D=I∙R4=1,6∙10^-3∙3∙10³=4,8 B.

 

 

Рис.7. Потенциальная диаграмма схемы рис.6.»

Исследование схемы делителя тока.

Рассчитываем значения таблицы 2 для схемы рис.8. Рассчитать общий ток от источника и токи в ветвях. «При измерении амперметр общий ток показывает при трех включенных резисторах, если два резистора вынуть из макета, амперметр будет показывать ток через оставшийся в макете резистор. Данные занести в таблицу 2.»

I

I3

I2

I1

R3

R2

R1

+

+

Е

А

 

Рис.8. Принципиальная электрическая схема делителя тока.

Таблица 2.

Параметр	IОБЩ мА	I1мА	I2мА	I3мА
Расчет		3,9	2,44	2,67
Измерение

 

I =E∙Y; Y=Y1+Y2+Y3 =1/R1+1/R2+1/R3 – общая проводимость цепи.

Y=10^-3(1/5,1+1/8,2+1/7,5)=0,45∙10^-3 Сим. I=20∙0,45∙10^-3=9∙10^-3 А=9мА.

I1=E/R1=3,9 mA; I2=E/R2=2,44 mA; I3=E/R3=2,67 mA.

По первому закону Кирхгофа I=I1+I2+I3; результаты немного не совпадают из за округления ответов.

R3

R2

R1

A

Е1

 

 

 

Рис.9. Монтажная плата схемы рис.8.

Исследование разветвленной цепи.

Собрать схему рис.10. Измерить токи в ветвях и потенциалы в точках 0, А, В, С. Данные записать в таблицу 3. Для измерения потенциалов вольтметр подключается общим проводом к точке 0, а сигнальный провод подключается к соответствующим точкам схемы. При измерении токов амперметр включается в нужную ветвь последовательно с резистором.» Проведем расчет токов и напряжений (потенциалов) исследуемой цепи.

C

B

A

I3

I2

I1

R4

R2

R3

R1

Е

 

Рис.10. Принципиальная электрическая схема разветвленной цепи.

Таблица 3.

Параметр	I1 mA	I 2 mA	I3 mA	φ A B	φB B	φC B
Расчет	2,05	1,16	0,91		9,55	2,73
Измерение

 

Для тока I1 можно написать I1=E/R _ц, где сопротивление цепи

R _ц=R1+ 1/(Y2+Y34); Y2=1/R2=0,12∙10^-3 Сим. Y34=1/(R3+R4)=9,5∙10^-5 Сим.

R_ц=5,1∙10³+4,65∙10³=9,75∙10³ Ом. I1=20/9,75∙10³=2,05 mA. φ _A=E=20 B.

φ_B=E--U_R1=20-5,1∙2,05=9,55 B. I2= φ_B/R2=1,16 mA; I3= φ_B/(R3+R4)=0,91mA.

φ_C=I3∙R4=0,91∙10^-3∙3000=2.73 В.

 

ϕC

ϕA

R1

R2

R3

R4

ϕB

A

Е1

 

Рис.11. Монтажная плата макета для схемы рис.10.(доделать).

Построить потенциальные диаграммы для контура Е, R1, R2 и контура R2, R3, R4.

φ0

φВ

E φА

R кОм

φ В

5,10

13,3

8,20

15,7

18,7

φ0

φC

φВ

E φА

R кОм

φ В

 

Рис.12. Потенциальные диаграммы контуров.

«После проверки результатов экспериментов преподавателем или лаборантом, выключить питание и разобрать схему. Детали сдать лаборанту.»

Вывод. Получили навыки расчета делителей напряжения и тока. Научились строить потенциальные диаграммы и проектировать монтажные схемы.

«Фразы в кавычках в отчете можно не приводить».

 

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет.

Кафедра киберфизических систем.

 

Дисциплина: Электротехника и электроника.

 

Отчет

по лабораторнойработе № 3..

«Исследование простых цепей синусоидального тока».

Выполнили студенты группы 3238

Иванов А.А., Петров С.Ю.

 

2021 год.

Цель работы. Получение практических навыков исследования цепей переменного тока, построение и применение векторных диаграмм.

Вариант 2: К=0,55; L=0.1 Гн; C=0,05 мкФ; R1=510 Ом; R2=4,7 кОм; E=3 В.

Подготовка к лабораторной работе.

 

Рассчитаем рабочую частоту ω_раб=0,55/(L∙C)^0,5=0,55/(0,1∙0,05∙10^-6)^0,5 = 25∙10³ рад/сек.

Подготовленные таблицы, монтажные схемы, расчеты будут приведены в соответствующих пунктах отчета.