Лабораторная работа заключается в создании и исследовании в программе EWB 5.12с модели схемы, изображённой на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема для исследования свойств последовательного и параллельного соединения проводников
На основании исходных данных, приведённых в таблице 1, необходимо:
- Рассчитать:
- напряжения на каждом элементе схемы;
- токи в параллельных ветвях и в неразветвлённой части схемы.
- Собрать модель схемы, показанной на рисунке 1 в программе EWB 5.12c.
- Запустить моделирование и зафиксировать показания измерительных приборов в программе EWB 5.12c.
- Заполнить таблицу 2 и остановить процесс моделирования.
- Рассчитать, или подобрать сопротивление резистора R4 таким, чтобы при его максимальном значении напряжения на вольтметрах V3 и V4 были равны.
- Установить величину сопротивления резистора R4 в соответствии c пунктом 5, а шаг изменения и начальное значение сопротивления – 25%.
- Запустить моделирование и заполнить таблицу 3. Для этого необходимо перебрать все значения сопротивления R4.
Таблица 1 – Исходные данные для выполнения лабораторной работы
Таблица 2 – Сравнение расчётных и экспериментальных данных
Таблица 3 – Параметры моделируемой схемы при изменении сопротивления R4
При выполнении лабораторной работы мы будем использовать компоненты расположенные в следующих библиотеках:
- Sources (источники): содержит элементы Battery (источник постоянной ЭДС) и Ground (заземление).
- Basic (базовые элементы): содержит компоненты Connector (соединение) и Potentiometer (переменный резистор).
- Indicators (индикаторы): содержит компоненты Voltmeter (вольтметр) и Ammeter (амперметр).
Для того чтобы в программе EWB 5.12с задать параметры переменного резистора, необходимо использовать элемент " Potentiometer ", его внешний вид и окно свойств показаны на рисунке 4.
Рисунок 4 – Элемент "Potentiometer"
В данном окне можно задать следующие свойства потенциометра:
- Key – клавиша, при нажатии на которую, величина сопротивления потенциометра уменьшается. Увеличить сопротивление, можно нажав сочетание клавиш " Shift+Key ".
- Resistance (R) – максимальная величина сопротивления потенциометра. Задаются величина и размерность (Ом, КОм и т. п.).
- Setting – начальное значение сопротивления потенциометра.
- Increment – шаг изменения сопротивления потенциометра.
При включении в моделируемую цепь вольтметра или амперметра следует помнить следующее:
- Вольтметры, амперметры, мультиметр, и осциллограф требуют ОБЯЗАТЕЛЬНОГО указания вида измеряемого сигнала. Т.е. если измеряем, переменный ток или напряжение, то в свойствах прибора в поле " Mode " вкладки " Value " выбираем опцию " AC ", иначе – " DC ".
- У вольтметра и амперметра жирной чертой обозначен отрицательный вывод.
Внешний вид амперметра и вольтметра, а также окна настройки свойств измерительных приборов показаны на рисунках 5 и 6.
Рисунок 5 – Амперметр
Рисунок 6 – Вольтметр
Домашнее задание
- Подготовить к защите отчёт по лабораторной работе.
- Для заданного преподавателем варианта рассчитать токи и напряжения в схеме, изображённой на рисунке 3 и занести результаты расчётов в таблицу 2.
- Изучить лекционный материал по "Теме 2" и ознакомиться с "подпунктами 2.2 и 3.1 темы 3".
- Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
- В какой из библиотек программы EWB 5.12c расположен элемент "Resistor"?
- В какой из библиотек программы EWB 5.12c расположен элемент "Potentiometer"?
- В какой из библиотек программы EWB 5.12c расположен элемент "Voltmeter"?
- В какой из библиотек программы EWB 5.12c расположен элемент "Ammeter"?
- Перечислите свойства последовательного соединения проводников.
- Перечислите свойства параллельного соединений проводников.
- Каким образом подключается вольтметр относительно элемента, на котором необходимо измерить напряжение?
- Каким образом подключается амперметр относительно элемента, ток через который мы хотим измерить?
- Каким образом в процессе моделирования можно изменить значение сопротивления переменного резистора R4?
- Можно ли переназначить клавишу-ключ для элемента потенциометр? Если да, то, каким образом?
- Какой настройки обязательно требуют вольтметр и амперметр при включении в цепь? Как Вы считаете, почему?
- Можно ли в программе визуально отличить положительный зажим амперметра (вольтметра) от отрицательного зажима? Если да то как?
- Можно ли задать диапазон измерения для вольтметра (амперметра) в программе EWB 5.12c? Если да, то, каким образом?
- Что происходит с напряжениями и токами, протекающими через резисторы R3 и R4, при увеличении сопротивления резистора R4 от нуля до 100 процентов?
Список использованной литературы
- Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics WorkBench и MatLab. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 800с.
- Федорашко И.Н., Дайч Л.И., Федорашко Ю.И. и др. Применение программы схемотехнического моделирования Electronics WorkBench в процессе обучения электротехническим специальностям. Часть 1: Учебное пособие. – Караганда, 2003. – 40с.
- Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г., Справочник по элементарной физике. Издание третье, переработанное и дополненное. Москва, издательство Наука, 1965. – 248с.