|
Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г.Салавате
(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)
Физика
Электрические цепи постоянного тока
Отчет по лабораторной работе № 42
ОНД – 220700 – 2.02.02 ЛР
Выполнили:
cтудент гр. БАТ-13-21 Климкович А.С
Проверил:
Ахметова О. В.
Салават 2014 г
Электрические цепи постоянного тока
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определение выходного сопротивления источника питания; собрать схему делителя напряжения с рассчитанными параметрами схемы.
ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ
ГСФ-2; вольтметр; магазины сопротивлений на модуле М1; соединительные провода.
1. Теоретическая часть
1.1 Описание аппаратуры
Генератор сигналов функциональный ГСФ-2 предназначен для постановки лабораторных работ по курсам «Электричество», «Волновые процессы», и др. в физическом практикуме вузов, колледжей, физико-математических лицеев и школ.
ГСФ-2 содержит 4 функциональных блока:
-частотомер - таймер;
-задающий генератор;
-усилитель низкой частоты;
-источник постоянного напряжения.
Эти блоки могут работать совместно или независимо друг от друга. Органы управления сгруппированы на передней панели ГСФ.
Технические данные
-диапазон частот для задающего генератора – 0,3Гц-1500кГц;
-диапазон частот для усилителя - 0-20Гц;
-выходные сигналы – гармонический, пилообразный, прямоугольный;
-выходное напряжение – 0-20В;
-максимальный ток нагрузки – 1А.
Рисунок 1-Панель управления ГСФ-2:
1. переключатель формы вырабатываемого сигнала;
2. гнездо выхода «ИПН»;
3. гнездо входа «ВХ2»;
4. регулятор «ИПН»;
5. переключатель вида выходного сигнала;
6. выход усилителя.
Вольтметр универсальный В7-58/2 предназначен для измерения:
-постоянного напряжения;
-среднего квадратического значения переменного напряжения;
-сопротивления постоянному току;
-силы постоянного тока;
-среднего квадратического значения переменного тока.
Вольтметр представляет собой цифровой прибор, принцип действия которого основан на преобразовании измеряемой величины (напряжения, тока) в нормированное значение постоянного напряжения от 0 до 2 В с последующим его преобразованием в цифровой код с помощью однокристального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), работающего по методу двойного интегрирования.
Рисунок 2 - Панель управления вольтметра В7-58/2:
1.переключатель рода измеряемого напряжения и тока;
2.переключатель режимов измерения;
3.переключатель пределов измерения;
4.гнездо для присоединения измерительного кабеля.
Преобразователь переменного напряжения представляет собой линейный преобразователь средних квадратических значений.
Измерение сопротивления осуществляется с помощью АЦП путём сравнения падения на измеряемом сопротивлении и на соединённом последовательно с ним резистора.
Измерение токов осуществляется путём преобразования измеряемых величин токов в напряжение при протекании их через образцовые сопротивления токов шунтов.
Управление осуществляется с помощью кнопочных переключателей, расположенных на передней панели:
Функциональное назначение переключателей:
-переключатели режимов измерения «V», «mA», «кΩ»;
-6 переключателей пределов измерения;
-переключатель рода измеряемого напряжения и тока.
Для предохранения вольтметра от перегрузки по сети на задней панели вольтметра в корпусе сетевой вилки установлены плавкие вставки, для предотвращения вольтметра при случайных перегрузках в гнездо «mA» на передней панели вольтметра установлена плавкая вставка на номинальный ток 2А.
Модуль М1 «ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА» предназначен для сборки электрических схем постоянного тока и постановки лабораторных работ.
Модуль М1 включает следующие элементы:
-R1-потенциометр;
-R1-R17-магазины сопротивлений;
-С1-С3-конденсаторы;
-КД- диод кремниевый;
-ГД- диод германиевый;
-КТ- транзистор;
-ЛН- лампа накаливания;
-Е1-Е2- выхода питания +/- 12В;
-Е3-Е6- выходы преобразователя питания;
-ТМ- часы- таймер.
|
Рисунок 3 - Схема модуля М1-«ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»
1.2 Порядок выполнения работы
1. В генераторе ГСФ-2 (рисунок 1) отключите задающий генератор от усилителя, путём переключения тумблера 1 в среднее положение «0».
2. Сборка источника постоянного напряжения.
2.1 Подключите вольтметр (рисунок 2) с помощью соединительных проводов: выходы «ИПН» и «ОБЩ» к входам вольтметра «V» и «0» (входы 4 «max -1000V»);
2.2 Установить на вольтметре: переключатель 1 в отжатое положение; переключатель 2 в нажатое положение «V»; переключатель 3 в нажатое положение «20» (см. приложение);
2.3 С разрешения преподавателя подайте питание в схему.
2.4 Регулятором «ИПН» (регулятор 1) установите на выходе «ИПН» напряжение 5В;
2.5 Поочерёдно подключите параллельно к выходам «ИПН» и «ОБЩ» резисторы с сопротивлениями 10Ом, 30Ом и 100Ом, находящиеся на модуле №1 (рисунок 3).
2.6 Запишите показания по вольтметру. Результаты занесите в таблицу 1; разберите схему.
3. Сборка генератора напряжения.
3.1 Установите перемычку с «ВХ2» на «ИПН».
3.2 Подключите вольтметр (рисунок 2) с помощью соединительных проводов: выходы «ВЫХ» и «ОБЩ» к входам вольтметра «V» и «0» (входы 4 «max -1000V»);
3.3 Установить на вольтметре: переключатель 1 в отжатое положение; переключатель 2 в нажатое положение «V»; переключатель 3 в нажатое положение «20» (см. приложение);
3.4 С разрешения преподавателя подайте питание в схему.
3.5 Тумблер 5 переключите в положение «20В» и регуляторами «ИПН», «АМПЛИТУДА» установите на выходе «ВЫХ» 5В.
3.6 Поочерёдно подключите параллельно к выходам «ИПН» и «ОБЩ» резисторы с сопротивлениями 10Ом, 30Ом и 100Ом, находящиеся на модуле №1 (рисунок 3).
3.7 Запишите показания по вольтметру. Результаты занесите в таблицу 1; разберите схему.
4. Сборка генератора тока.
4.1 Установите перемычку с «ВХ2» на «ИПН».
4.2 Подключите вольтметр (рисунок 5) с помощью соединительных проводов: выходы «ВЫХ» и «ОБЩ» к входам вольтметра «V» и «0» (входы 4 «max -1000V»);
4.3 Установить на вольтметре: переключатель 1 в отжатое положение; переключатель 2 в нажатое положение «V»; переключатель 3 в нажатое положение «20» (см. приложение);
4.4 С разрешения преподавателя подайте питание в схему.
4.5 Тумблер 5 переключите в положение «1А» и регуляторами «ИПН», «АМПЛИТУДА» установите на выходе «ВЫХ» 5В.
4.6 Поочерёдно подключите параллельно к выходам «ИПН» и «ОБЩ» резисторы с сопротивлениями 3Ом, 10Ом, 30Ом, находящиеся на модуле №1 (рисунок 6).
4.7 Запишите показания по вольтметру. Результаты занесите в таблицу 1; разберите схему.
5. В каждом опыте рассчитайте токи нагрузки по формуле ; выходные сопротивления в различных диапазонах тока нагрузки. Результаты занести в таблицу 1.
Таблица 1-Результаты измерений и расчётов
| Источник постоянного напряжения «ИПН» | Генератор напряжения «ВЫХ» | Генератор тока «ВЫХ» | |||||||||||||||
RH, Ом | ||||||||||||||||||
U, В | 1,4 1,41 1,42 | 0,45 0,46 0,47 | 0,15 0,16 0,17 | 2,87 2,88 2,9 | 0,91 0,92 0,93 | 0,33 0,34 0,35 | 0,66 0,67 0,68 | 1,89 1,90 1,91 | 5,8 5,1 5,3 | |||||||||
I, А | 0,014 | 0,015 | 0,016 | 0,029 | 0,031 | 0,034 | 0,223 | 0,19 | 0,18 | |||||||||
r, Ом |
| 770,27 |
|
| 1070,91 |
|
| 36,9 |
| |||||||||
4.6 Сравните выходные сопротивления усилителя в различных режимах работы и сделайте выводы по проделанной работе.
2 Расчетная часть
2.1 Найдем среднее значение Uср:
2.2 Найдем ток I:
2.3 Найдем выходные сопротивления r:
2.4 Найдем погрешности прямых измерений:
-средняя квадратичная погрешность.
Xi-текущее значение, которое получаем при измерении на приборе.
<x>- среднее значение.
=1(В)
-абсолютная погрешность,где tp,n-коэффициент Стьюдента(P- доверительный коэффициент,n-количество измерений)(P=0,8 n=3)
Для нашего случая Uпр=1000,а класс точности К=0,1.
2.5 Результаты прямых измерений:
2.6 Найдем погрешности косвенных измерений:
= =1(А)
2.7Результаты косвенных измерений:
ВЫВОДЫ
Определили выходное сопротивление источника питания; собрали схему делителя напряжения и рассчитали параметры схемы. Выявили, что если сопротивление увеличивать, то напряжение тоже будет увеличиваться, а ток уменьшаться.
Так как согласование источника и нагрузки — это выбор соотношения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника с целью достижения заданных свойств полученной системы (как правило, стараются достичь максимального значения какого-либо параметра для данного источника). Наиболее часто используются следующие типы согласования: согласование по напряжению и согласование по току.
В нашем случае получается согласование по напряжению — получение в нагрузке максимального напряжения. Для этого сопротивление нагрузки должно быть как можно большим, по крайней мере, много больше, чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме холостого хода. Данный тип согласования применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является напряжение.
Мы измерили напряжение на выходе двухполюсника (то есть разность потенциалов Uout =(φ2 − φ1) при двух различных токах нагрузки. И у нас возникли трудности при вычислении выходного сопротивления(r), так как в методических указаниях не была полностью расписана формула r= . И, используя интернет - источники, мы нашли формулы для выходного напряжения:
,
где Uout1 — выходное напряжение при токе I1, Uout2 — выходное напряжение при токе I2. Решая систему уравнений, нашли искомые неизвестные:
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 25 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| | «петербергский государственный университет |