 |
Мостовой схемой называется четырехполюсник, у которого при определенном условии выходное напряжение может быть равно нулю при входном напряжении Uвх ≠ 0.
Простейшую резистивную мостовую схему можно получить с помощью двух делителей напряжения, соединенных входными полюсами параллельно (рис. 9 а). Выходными полюсами считают узлы а) и б), а выходным напряжением – Uвых = Uаб.
В принципиальных схемах устройств мостовую схему принято изображать так, как показано на рис. 9 б). Каждый элемент моста называют “ плечо”.
Пользуясь законами Кирхгофа можно получить формулу выходного напряжения моста (7)
(7)
Из этого выражения видно, что выходное напряжение будет равно нулю, если числитель будет равен нулю
R2R3 – R1R4 = 0. Следовательно,
R2R3 = R1R4 или R1/R2 = R3/R4.
Это условие называется условием баланса моста.
Задание 6. Получить экспериментально зависимость выходного напряжения от величины сопротивления одного их плеч моста. Проверить выполнение условия баланса моста.
6.1. Собрать схему моста по рис. 9 а). К полюсам а) и б) подключить вольтметр. Установить источник ЭДС U1 = 1 В, сопротивления плеч R1 = R2 = R3 = R4 = 1 кОм.
6.2. Включить режим измерения.
Вольтметр должен показать Uаб = 0. Это значит, что выполняется условие баланса моста.
6.3. Получить экспериментально зависимость
Uаб = f(Rплечо) по вариантам:
вариант 1: Rплечо = R1; вариант 2: Rплечо = R2;
вариант 3: Rплечо = R3; вариант 4: Rплечо = R4.
Значения сопротивлений установить по таблице 7
Таблица 7
| R, кОм | 0.05 | 0.1 | 0.25 | 0.5 | 1.5 | ||||||
| Uаб, В |
6.4. Построить зависимость Uаб = f(Rплечо).
Содержание отчета
Отчет должен содержать
1. Аналитические выражения законов Ома и Кирхгофа.
2. Принципиальную электрическую схему исследуемой цепи с указанием параметров элементов.
3. Аналитические выражения токов и напряжений для соответствующих заданий.
4. Результаты расчетов и измерений, сведенных в таблицы.
5. Графики всех исследуемых зависимостей.
6. Краткие объяснения результатов исследований. (Проверка выполнения законов Ома и Кирхгофа и т. д.).
Контрольные вопросы
1. Топологические элементы цепи.
2. Формулировка законов Ома и Кирхгофа.
3. Как определяется количество независимых уравнений по первому и второму законам Кирхгофа?
4. Записать уравнения по законам Ома и Кирхгофа для произвольной цепи (по заданию преподавателя).
5. Какая цепь называется четырехполюсником?
6. Какова схема Г-образного четырехполюсника – делителя напряжения?
7. Записать формулу коэффициента передачи по напряжению Г-образного четырехполюсника.
8. Почему при увеличении сопротивления R1 коэффициент передачи уменьшается (объяснить с помощью законов Кирхгофа)?
9. Почему при увеличении сопротивления R2 коэффициент передачи увеличивается (объяснить с помощью законов Кирхгофа)?
10. При каких значениях R1 и R2 Ku = 0,5?
11. Какова схема делителя тока?
12. Записать формулу коэффициента передачи по току делителя.
13. Какова схема резистивного моста?
14. Какое условие баланса моста?
15. Как сделать, чтобы напряжение моста Uаб было положительным или отрицательным?