АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ




Учреждение образования

«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

Кафедра радиосвязи и радиовещания

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ

 

по дисциплине

«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»

ЧАСТЬ 1

 

 

для студентов специальностей

2-45 01 02 — Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

2-45 01 03 — Сети телекоммуникации

 

Минск 2005

 

 

Составитель: Е.В. Микитченко

 

Издание утверждено на заседании кафедры РиР

 

«_____» _______________2005 г., протокол № 5

 

Зав. кафедрой ___________ М. Т. Кохно

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ЗНАКОМСТВО С ПРОГРАММОЙ ELECTRONICS WORKBENCH 5.0

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1.1 Ознакомиться с программой Electronics Workbench 5.0.

1.2 Получить практические навыки работы с программой Electronics Workbench 5.0.

1.3 Проверить выполнение закона Ома для электрической цепи.

 

2 ЛИТЕРАТУРА

 

2.1 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999.- С. 22…50.

2.2 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1989. – С. 16…26

 

3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

 

3.1 Изучить по [2.1] принцип построения схем в программе Electronics Workbench 5.0.

3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).

 

4 ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

4.1 Какое значение сигнала принимают за максимальное? Что такое размах сигнала?

4.2 Какое значение сигнала называют мгновенным?

4.3 Какие сигналы называют периодическими, непериодическими?

4.4 Дайте определение периода сигнала, частоты сигнала.

4.5 Запишите формулу, связывающую период и частоту сигнала при гармоническом колебании.

4.6 Дайте определение и запишите формулу скважности сигнала.

4.7 Сформулируйте закон Ома для участка цепи, для замкнутого контура.

4.8 Какое соединение резисторов называется последовательным соединением?

 

4.9 Чему равно эквивалентное сопротивление цепи при последовательном соединении резисторов?

4.10 Какое соединение резисторов называется параллельным соединением?

4.11 Чему равно эквивалентное сопротивление цепи при параллельном соединении резисторов?

4.12 С помощью какого устройства можно наблюдать изображение сигнала?

 

5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

5.2 Графический манипулятор мышь.

5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.

 

6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

6.3 Включить персональный компьютер, для этого:

6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.

6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.

6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.

6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.

6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.

6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.

6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.

6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного

 

окна программы.

6.4 Ознакомиться с элементами, которые содержаться в библиотеках компонентов (приложение А).

6.5 Получить на экране осциллографа изображения сигналов различной формы. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.1).

Рис. 1.1 Схема исследования формы сигнала

6.5.1 Щёлкнуть два раза на изображение генератора G. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

6.5.2 Установить частоту (frequency) равной 20 Гц, амплитуду (amplitude) 10 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю (приложение А).

6.5.3 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, чтобы открыть изображение лицевой панели данного прибора.

6.5.4 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

6.5.5 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы сигнала на расширенном экране.

6.5.6 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив построение программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.

6.5.7 Щелчками манипулятора мышь установить переключателем “Время на деление” (Time base) на лицевой панели осциллографа время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания.

 

6.5.8 Установить переключателем “Вольт на деление” (U/div) – масштаб по оси амплитуд, соответствующий размах у сигнала две клетки. Зарисовать полученное изображение в отчет.

6.5.9 Измерить период, максимальное значение и размах сигнала. Рассчитать частоту сигнала (приложение А). Занести данные в отчет.

6.5.10 Установить частоту генератора равной 2 кГц. Включить режим анализа схемы. Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем “Время на деление” (Time base) время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания данной частоты. Измерить период, максимальное значение и размах сигнала. Рассчитать частоту. Занести данные в отчет.

6.5.11 Установить режим генерации треугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрытом окне лицевой панели генератора. Повторить п.п. 6.5.2…6.5.8. Изменяя скважность сигнала (Duty cycle), убедиться, что можно изменить форму сигнала от треугольной до пилообразной. Зарисовать в отчет изображение сигнала пилообразной формы при скважности 10%.

6.5.12 Установить режим генерации прямоугольных импульсов. Повторить п. 6.5.11.

6.6 Проверить закон Ома. Собрать схему проведения исследований (рис.1.2).

 

Рис. 1.2 Схема исследования закона Ома

В данной схеме используются:

U – источник постоянного напряжения;

V – вольтметр, показывает напряжение на резисторе R;

А – амперметр, показывает ток в цепи.

 

 

6.6.1 Установить значение напряжения источника постоянного напряжения U = 10 В. Для этого два раза щелкнуть манипулятором мышь на его изображение и в раскрывшемся окне поменять значение напряжения источника - Voltage (V). Установить значение сопротивления резистора R, Ом (R равно номеру записи студента в учебном журнале). Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне. Нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.

6.6.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения постоянного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – DC (постоянный ток).

6.6.3 По закону Ома рассчитать для данной схемы ток в цепи I. Занести результаты вычислений в табл. 1.1.

6.6.4 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжения на резисторе UR и тока в цепи I. Занести полученные данные в табл. 1.1, проверить выполнение закона Ома.

6.6.5 Установить другое значение сопротивления резистора R2 = R+50 Ом, повторить п. 6.6.3...6.6.4.

Таблица 1.1

Опытные и расчетные данные исследования закона Ома

Из опыта Вычисления
R, Ом UR, В I, А I, А
R =      
R+50 =      

 

6.7 Исследовать последовательное соединение резисторов. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.3).

 

Рис. 1.3 Схема исследования последовательного соединения резисторов

В данной схеме используются:

U – источник постоянного напряжения;

V1 –показывает напряжение на резисторе R1;

V2 –показывает напряжение на резисторе R2;

А – амперметр, показывает ток в цепи.

6.7.1 Установить R1 = 2 Ом, R2 = 8 Ом. Значение напряжения U, В установитьравным номеру записи студента в учебном журнале (см. п. 6.6.1). Установить в измерительных приборах (вольтметры V1 и V2, и амперметр А) режим измерения постоянного тока.

6.7.2 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжений на вольтметрах и тока в цепи. Занести полученные данные в табл. 1.2.

6.7.3 Рассчитать эквивалентное сопротивление данной цепи, заменить два последовательно соединенных резистора одним эквивалентным. Включить режим анализа схемы, занести показания амперметра в табл. 1.2. Сделать выводы.

6.8 Исследовать параллельное соединение резисторов. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.4).

Таблица 1.2

Опытные и расчетные данные исследования последовательного соединения резисторов

R, Ом U, В I, А Rэкв, Ом I, А  
R1=2 Ом          
  R2=8 Ом        
                     

 

 

Рис. 1.4 Схема исследования параллельного соединения резисторов

6.8.1 Установить R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Значение напряжения U, В установить равным номеру записи студента в учебном журнале (см. п. 6.6.1). Установить в амперметрах режим измерения постоянного тока.

6.8.2 Включить режим анализа схемы. Снять токи в ветвях I1 (ток в ветви с резистором R1), I2 (ток в ветви с резистором R2) и общий ток цепи I (показания амперметра А). Занести полученные данные в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Опытные и расчетные данные исследования параллельного соединения резисторов

R, Ом I, А I, А Rэкв, Ом I, А
R1=3 Ом I1=      
R2=6 Ом I2=

6.8.3 Рассчитать эквивалентное сопротивление данной цепи, заменить два параллельно соединенных резистора одним эквивалентным. Включить режим анализа схемы, занести показания амперметра в табл. 1.3. Сделать выводы.

6.9 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

6.10 Выключить оборудование.

6.11 Составить отчет по работе.

 

7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

7.1 Наименование и цель работы.

7.2 Схемы исследований (рис. 1.1, 1.2, 1.3, 1.4).

7.3 Осциллограммы сигналов.

 

7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 1.1, 1.2, 1.3).

7.5 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

7.7 Выводы по работе.

 

8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

8.1 Нарисуйте кривые переменных напряжений, изменяющихся по различным законам.

8.2 Чему равно общее напряжение цепи при последовательном соединении двух резисторов, трех резисторов?

8.3 Чему равен общий ток цепи при параллельном соединении двух резисторов?

8.4 Как рассчитать ток в ветви при параллельном соединении двух резисторов, если известен ток в неразветвленной части цепи и сопротивления резисторов?

 

9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА

 

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1.1 Изучить характеристики резистивных делителей напряжения при различных нагрузках.

1.2 Научиться измерять коэффициент передачи четырехполюсника с помощью осциллографа.

 

2 ЛИТЕРАТУРА

 

2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С. 87…93.

2.2 Агасьян М.В., Орлов Е.А. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 53…55, 60…61.

2.3 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 51…58.

 

3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

 

3.1 Изучить по [2.1], [2.2.] тему “Делители напряжения”.

3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).

3.4 Решить задачу: рассчитать коэффициент передачи Г-образного делителя напряжения (рис. 2.1), если R1 = 500+N Ом, где N – номер записи студента в учебном журнале; R2 = 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5120 Ом. Результаты расчета занести в табл. 2.2.

Рис. 2.1 Г-образный делитель напряжения

 

4 ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

4.1 Что называется четырехполюсником?

4.2 Дайте схемное изображение четырехполюсника, укажите направление токов и напряжения.

4.3 Дайте определение выходного сопротивления четырехполюсника.

4.4 Что называется коэффициентом передачи четырехполюсника по напряжению?

4.5 Как в общем случае производится расчет коэффициента передачи цепи?

4.6 Дайте определение делителя напряжения.

4.7 Какая зависимость коэффициента передачи делителя напряжения с плавной регулировкой от угла поворота движка в режиме холостого хода?

4.8 Нарисуйте характеристики делителя напряжения с плавной регулировкой при сопротивлении нагрузки Rн = ∞ и при Rн=Rк.

4.9 Объясните, как изменится коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если сопротивление нагрузки Rн увеличить; уменьшить.

 

5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

5.2 Графический манипулятор мышь.

5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.

 

6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

6.3 Включить персональный компьютер, для этого:

6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.

 

6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.

6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.

6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.

6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.

6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.

6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.

6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.

6.4 Собрать схему проведения исследований (рис. 2.2). Необходимый элемент из библиотек программы переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.

Рис. 2.2 Схема для исследования Г-образного делителя напряжения

В данной схеме используются: G - генератор сигнала - генерирует сигналы различной частоты, длительности и формы (синусоидальной, треугольной и прямоугольной). Осц. – осциллограф - для наблюдения формы сигналов на входе и выходе; V1, V2 – вольтметры (показывают действующее значение напряжения).

Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.

 

6.4.1 Первый канал осциллографа соединить с входом делителя напряжения, второй канал соединяется с выходом делителя (точка Д на рис. 2.2). Эту линию соединения (на рис. 2.2 – линия (1)) выделить другим цветом, для чего два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на линию и в раскрывшемся окне выбрать другой цвет; нажать “OK”, окно закроется, цвет линии поменяется.

6.4.2 Установить значения R1 согласно п. 3.4 данных методических указаний, R2=640 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне; нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.

6.4.3 Установить в вольтметрах режим измерения переменного тока. Для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).

6.5 Исследовать делитель напряжения.

6.5.1 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

6.5.2 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 10В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю (приложение А).

6.5.3 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, чтобы открыть изображение лицевой панели данного прибора.

6.5.4 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

6.5.5 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на расширенном экране.

6.5.6 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в

правом верхнем углу окна.

 

 

6.5.7 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем “время на деление” (Time base) время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания.

6.5.8 Установить переключателем “Вольт на деление” (U/div) масштаб по оси амплитуд, соответствующий размах у сигнала две клетки.

6.5.9 Полученные данные о входном напряжении занести в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Результаты измерений входного напряжения Г-образного делителя напряжения

Входное напряжение, В Размах на экране осциллографа, (клетки)
   

 

6.5.10 Переключателем “Вольт на деление” (U/div) второго канала (канал В) осциллографа установить размах напряжения равный размаху, установленному на первом канале (канал А). Для исследуемого случая К = R2/(R1+R2) и примерно равен 0,55~0,56. Убедитесь, что размах изображения сигнала на выходе (выделен другим цветом) уменьшился до величины равной Uвых = КUвх.

6.5.11 Изменяя величину R2 от 40 до 5120 Ом (аналогично п. 6.4.2), снять показания вольтметра V2 и размах изображения на осциллографе для всех значений R2. Полученные данные выходного напряжения занести в табл.2.2.

Таблица 2.2

Результаты измерений выходного напряжения Г-образного делителя

напряжения

R2, Ом U2, В Размах изображения на осциллографе, клетки К (рассчитан по формуле в домашнем задании) К (рассчитан через показания вольтметра V2) К (рассчитан через размах изображения на осциллографе)
40          
80          
160          
320          
640          
1280          
2560          
5120          

 

6.5.12 Рассчитать коэффициент передачи для всех значений R2 по показаниям вольтметра V2 и по величине размаха изображения на экране осциллографа.

6.6 Исследовать делитель с плавной регулировкой (Rк). Получить экспериментальные характеристики делителя при различных сопротивлениях нагрузки (Rн = ∞, Rн=0,1Rк), для чего:

6.6.1 Собрать схему, представленную на рис. 2.3. В качестве Rк используется резистор с переменным сопротивлением. Положение движка переменного резистора устанавливается при помощи специального элемента – стрелочки-регулятора.

Рис. 2.3 Схема для исследования делителя напряжения

с плавной регулировкой

6.6.2 Установить сопротивление резистора Rк = 6400+10N Ом, где N – номер записи студента в учебном журнале, для чего щёлкнуть манипулятором мышь на изображение данного резистора. В раскрывшемся окне установить: сопротивление резистора Resistance, равное Rк, начальное положение движка (в процентах) Setting = 0%, что соответствует положению наибольшего сопротивления, т.е. отношение r/Rк =1, шаг приращения (в процентах) Increment = 10%. Изменять положение движка можно при помощи клавиши-ключа, которая имеется напротив параметра Key (по умолчанию клавиша R). Для изменения положения движка необходимо нажать клавишу-ключ. Для увеличения значения положения движка необходимо одновременно нажать Shift и клавишу-ключ, для уменьшения – клавишу-ключ.

6.6.3 Установить сопротивление резистора R2 = 0,1 Rк.

6.6.4 Включить режим анализа схемы, затем выключить. Снять показания вольтметра V2. Занести полученные данные в табл. 2.3.

 

 

6.6.5 Изменить сопротивление резистора Rк нажатием клавиши-ключа, т.е. установить сопротивление 10% от сопротивления резистора Rк, что соответствует отношению r/Rк =0,9. Снять показания вольтметра V2. Занести полученные данные в табл. 2.3. Проделать данный пункт для значений сопротивления 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% от Rк, т.е. для r/Rк = 0,8, 0,7, 0,6, 0,5 и т.д.

6.6.6 Отключить резистор R2 от схемы, для чего удалить линию, которая соединяет резисторы R2 и Rк (на рис. 2.3 – линия (1)). Делитель при этом будет работать в режиме холостого хода, т.е. Rн = ∞.

6.6.7 Повторить п. 6.6.5 для делителя, работающего в режиме холостого хода. Занести полученные данные в табл. 2.3.

6.6.8 Построить графики зависимостей К = f(r/Rк) при Rн = ∞ и при Rн=0,1Rк в одной системе координат.

Таблица 2.3

Данные о выходном напряжении делителя напряжения с плавной регулировкой

r/Rк При Rн = ∞ При Rн=0,1Rк
U2, В К U2, В К
1        
0,9        
0,8        
0,7        
0,6        
0,5        
0,4        
0,3        
0,2        
0,1        
0        

 

6.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

6.8 Выключить оборудование.

6.9 Составить отчет по работе.

 

7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

7.1 Наименование и цель работы.

7.2 Решение задачи (п. 3.4).

 

7.3 Схемы исследований (рис. 2.2, 2.3).

7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 2.1, 2.2, 2.3).

7.5 Расчетные данные и формулы.

7.6 Графики зависимостей К = f(r/Rк) при Rн = ∞ и при Rн=0,1Rк

7.7 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

7.8 Выводы по работе.

 

8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

8.1 Какими способами можно рассчитать коэффициент передачи Г-образного делителя напряжения?

8.2 Чему равен коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если движок потенциометра находится в верхнем положении? Почему?

8.3 Чему равен коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если движок потенциометра находится в нижнем положении? Почему?

8.4 Какой становится зависимость коэффициента передачи делителя напряжения с плавной регулировкой от угла поворота движка при подключении нагрузки?

8.5 Приведите схему замещения делителя напряжения с плавной регулировкой и по ней объясните изменение коэффициент передачи при подключении нагрузки.

 

9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА

 

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, и анализировать результаты измерений.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1.1 Исследование свойств источников тока и источников напряжения

1.2 Получить практические навыки работы с программой Electronics

Workbench 5.0.

2 ЛИТЕРАТУРА

 

2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С.82…86, 101…104.

2.2 Агасьян М.В., Орлов Е.А. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 46…52.

2.3 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 22…50.

 

3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

 

3.1 Изучить по [2.1], [2.2] нагрузочные характеристики источников тока и напряжения.

3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).

3.4 Сделать предварительный расчет: рассчитать ток I, напряжение на зажимах источника напряжения U, мощность источника Pист и потребителя Р, а также КПД η.

Известно, что в цепи значение ЭДС Е, В равно номеру записи студента в учебном журнале; Ri = 320 Ом; сопротивление потребителя R = 1, 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000, ∞ Ом.

Данные расчета занести в табл. 3.1. По данным построить графики зависимости U, Р, η = f(R). При построении кривых наибольшее значение всех величин отложить по вертикали на одной высоте.

Таблица 3.1

Расчетные данные домашнего задания

R, Ом I, мА U, В P, мВт Pист, мВт η
1          
80          
160          
320          
1280          
3000          
5000          
         

 

4 ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

4.1 Дайте определение источника напряжения.

4.2 Дайте определение источника тока.

4.3 Как измерить ЭДС источника?

4.4 Как на практике получить источник тока?

4.5 На какую величину отличается ЭДС источника от напряжения на его зажимах?

4.6 Дайте определения режимов холостого хода, короткого замыкания и согласованного режима.

4.7 Запишите закон Ома для замкнутого контура.

4.8 Чему равно напряжение на зажимах источника при согласованном режиме?

4.9 Как изменяется напряжение на зажимах источника при увеличении сопротивления потребителя?

4.10 По каким формулам можно рассчитать мощности потребителя, нагрузки и потерь внутри источника?

4.11 Запишите формулы для расчета КПД.

4.12 Каков КПД в электрической цепи при согласованном режиме?

4.13 Является ли экономически выгодным согласованный режим работы?

 

 

5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

 

5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

5.2 Графический манипулятор мышь.

5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.

 

6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

6.3 Включить персональный компьютер, для этого:

6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.

6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.

6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.

6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.

6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.

6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.

6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.

6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.

6.4 Собрать схему проведения исследований (рис. 3.1), для этого из библиотек программы достать необходимые элементы. Элемент переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.

 

 

Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.

Рис. 3.1 Схема исследования источника напряжения

V – вольтметры (показывают действующее значение напряжения);

А – амперметр(показывает действующее значение тока);

Е – генератор гармонических колебаний.

6.4.1 Установить значения параметров генератора гармонических колебаний. Для этого два раза щёлкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: ЭДС источника (Voltage) (по п. 3.4), частоты (Frequency) 60 Гц (задана по умолчанию), начальной фазы (Phase) 00 (задана по умолчанию), изменяя эти параметры в соответствующих окошках.

Установить Ri=320 Ом, R=1 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне с помощью манипулятора мышь, нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.

6.4.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения переменного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).

6.5 Исследовать нагрузочные характеристики источника напряжения, для чего:

6.5.1 Измерить ЭДС источника Е. Для этого отключить резистор R от источника (удалить линию, обозначенную на рис. 3.1 – (1)), т.е. установить режим холостого

 

хода.

6.5.2 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

6.5.3 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ или выключить режим работы схемы, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна. Показание вольтметра V в режиме холостого хода равно ЭДС источника. Занести значение ЭДС Е в табл. 3.2. Снова подключить резистор R.

6.5.4 Включить режим анализа схемы, снять показания вольтметра и амперметра, затем выключить рабочий режим схемы. Полученные данные занести в табл. 3.2.

6.5.5 Изменять сопротивление резистора R (R = 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000,Ом) согласно табл. 3.2. После каждого изменения сопротивления включать режим анализа схемы. Результаты измерений напряжения и тока занести в табл. 3.2. Сделать вычисления.

Таблица 3.2

Опытные и расчетные данные при исследовании источника напряжения

Задано Из опыта Вычисления
R,Ом Е=; Ri= Imax = А; Pmax = Вт
U, В I, мА P, мВт η
1                
80                
160                
320                
1280                
3000                
5000                
R=∞                

 

6.5.6 По результатам расчета построить графики зависимостей: I/Imax, U/Umax, P/Pmax, η = f(R/Ri). При построении кривых отношение R/Ri откладывать по горизонтали в масштабе, при котором одинаковый линейный отрезок соответствует удваивающейся величине R/Ri.

 

 

6.5.7 Преобразовать источник напряжения в источник тока, для этого к источнику напряжения подключить очень большое внутреннее сопротивление Ri= 10 кОм. Изменять сопротивление резистора R (R =1, 80, 160, 320, 1280 Ом) и измерить ток в цепи. Результаты измерений занести в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Опытные данные при преобразовании источника напряжения в источник т



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: