instrukcja do ćwiczenia

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA
Temat:
Ładowanie i rozładowanie kondensatora
1. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest pomiar prądu i(t) i napięcia uc(t) w wybranych
chwilach czasu, podczas ładowania i rozładowania kondensatora.
2. Schemat podstawowy (rys. 1)
Schemat układu pomiarowego (rys. 2)
Schemat realny układu (rys. 3)
Układ ścieżek na płytce (rys. 4)
Rozmieszczenie elementów i podłączenie przyrządów pomiarowych (rys. 5)
Zakresy pracy przełącznika (rys. 6)
3. Działanie układu
Układ edukacyjny służący do badania procesu ładowania i rozładowania kondensatorów jest
zabezpieczony przed podłączeniem napięcia przekraczającego zakres napięć ich pracy, ograniczając
je do 9V. Zalecana wartość podana na wejścia zasilania to 10-12V, a maksymalny prąd to ok. 0,5A.
Zasilanie należy podpiąć zgodnie z polaryzacją - czerwone gniazdo plus zasilania, a czarne minus
zasilania. W razie odwrotnego podłączenia układ nie działa. Amperomierz należy podpiąć również
zgodnie z polaryzacja (czerwony zacisk-plus, czarny-minus). Podłączenie woltomierza, również
powinno być zrealizowane zgodnie z zadaną polaryzacją.
Zadaniem wykonanego układu jest uproszczenie przeprowadzania doświadczenia ładowania
i rozładowania kondensatorów. Podczas doświadczenia zmiana trybu ładowania na tryb
rozładowania odbywa się poprzez zmienienie pozycji przełącznika/pokrętła, z pozycji 1, na 2, co
powoduje odłączenie zasilania, zamknięcie obwodu z kondensatorami, zmianę biegunowości
podłączenia amperomierza.
Zmiana z trybu rozładowania na tryb ładowania odbywa się analogicznie, z pozycji 2 na 1.
Obwód kondensatorów jest załączany do zasilania, natomiast obwód amperomierza zmienia swoją
polaryzacje. W obu przypadkach prąd płynie przez rezystor ograniczając jego wielkość, i wydłuża
proces ładowania i rozładowania. Prąd przepływa przez diody sygnalizacyjne. Zielona dioda
sygnalizuje proces ładowania, natomiast czerwona, proces rozładowania kondensatorów.
Przełącznik/pokrętło posiada również pozycję 3, stan zwarcia, który omijając rezystor
i diody zwiera kondensatory, co powoduje natychmiastowe ich rozładowanie. Niektóre przełączniki
posiadają możliwość przełączenia bezpośrednio z pozycji 1 do 3.
4. Polecenia
I. Podłącz układ pomiarowy jak na rys.5. Zastosuj miliamperomierz elektromagnetyczny. Dobierz
wartość stałej czasowej τ=RC, poprzez wybór odpowiedniego bloku kondensatorów, aby jej
wartość wynosiła w przybliżeniu 15–20 [s].
II. Zmieniając ustawienia zworek, wykonaj pomiary uC=f(t) oraz iC=f(t), dla co najmniej 4 bloków
kondensatorów, dla procesu ładowania i rozładowania kondensatora.
III. Pomiary przedstaw w tabeli według wzoru. tab.1.
IV. Oblicz wartości stałej czasowej τ=RC dla każdego bloku kondensatorów.
V. Oblicz wartość ładunku zgromadzonego na każdym, badanym bloku kondensatorów.
VI. Przedstaw przebiegi prądu i napięcia podczas ładowania i rozładowania kondensatorów
na papierze milimetrowym.
5. Przykład tabeli
Włączenie zasilania badanych obwodów oraz urządzeń służących do przeprowadzenia badań może
zostać wykonane tylko za wyraźną zgodą prowadzącego zajęcia. Zgoda taka musi zostać uzyskana
przed każdym włączeniem zasilania.
W celu wykonania ćwiczenia przeprowadzić wszystkie czynności opisane w punkcie 3 Polecenia.
Zaliczenie ćwiczenia dokonywane jest na podstawie oceny przebiegu prac w trakcie zajęć (na koniec zajęć
należy przedstawić prowadzącemu zajęcia wyniki pracy) oraz sporządzonego sprawozdania (każdy uczeń
oddaje swoje sprawozdanie w zeszycie format A4) zawierającego informacje opisane we „Wskazówkach
do wykonania sprawozdania”.