1. Stany nieustalone w obwodach prądu stałego.
Transkrypt
1. Stany nieustalone w obwodach prądu stałego.
Stany nieustalone w obwodach prądu stałego 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie badania zjawisk w stanie nieustalonym w obwodach RC oraz RLC. Uwaga ! Załączenie zasilania układu następuje po sprawdzeniu poprawności połączeń przez prowadzącego. Wartości elementów R, L, C oraz napięć zasilających uzgodnić z prowadzącym zajęcia. 2. Obwód RC Uzgodnić wartości elementów R i C oraz napięcie zasilania UG z prowadzącym zajęcia. Dokonać pomiaru parametrów elementów R oraz C. Obliczyć wartość stałej czasowej τ układu RC. Połączyć układ zgodnie ze schematem przestawionym na rys. 1. Rys. 1. Schemat układu pomiarowego; R – rezystor dekadowy lub opornik stały Ustawić oscyloskop na jednokrotne wyzwalanie. Do rejestracji ur należy skorzystać z funkcji matematycznych oferowanych przez oscyloskop. Zarejestrować przebiegi napięć na ekranie oscyloskopu przy zmianie położenia styków z P2 na P1, a następnie wypełnić tabelę pomiarową w części oznaczonej „Pomiary” – tabela 1. Zarejestrowane przebiegi można też zapisać na zewnętrznej pamięci podłączonej do portu USB oscyloskopu lub sfotografować. Tabela 1. Wyniki pomiarów i obliczeń. UG = ......... V Obliczenia Pomiary t uc = u2 ur = u1 − u2 [s] ok. 0,3τ ok. 0,6τ [V] [V] ur R [A] i= ucm im [V] [A] 1τ … 5τ Powtórzyć pomiary dla rozładowania kondensatora przy zmianie położenia styków z P1 na P2. 3. Obwód RLC Uzgodnić z prowadzącym ćwiczenie wartości elementów R, L i C oraz napięcie zasilania UG. Dokonać pomiaru parametrów elementów R, L, C. Obliczyć wartość rezystancji krytycznej Rk w układzie RLC. Połączyć układ zgodnie ze schematem przestawionym na rysunku 2. Rys. 2. Schemat układu pomiarowego podłączonego do szeregowego obwodu RLC; R – opornik dekadowy Za pomocą rezystora dekadowego ustawić wartość R < Rk . Zarejestrować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięć u1 oraz u2 przy zmianie położenia styków z P2 na P1. Przebiegi zapisać w pamięci lub sfotografować. Rejestrację powtórzyć dla przypadku R = Rk oraz R > Rk . 4. Sprawozdanie Wykreślić przebiegi: ur (t ) , uc (t ) , i (t ) , im (t ) , ucm (t ) przy ładowaniu i rozładowaniu kondensatora w obwodzie RC; indeks m – oznacza przebiegi wyliczone dla odpowiedniego modelu analitycznego. Dla ładowania wykreślić dodatkowo zmiany energii zgromadzonej w kondensatorze oraz mocy wydzielonej w rezystorze. Z wykresu wyznaczyć wartość stałej czasowej i porównać ją z wartością wyznaczoną analitycznie. Skopiować do sprawozdania zarejestrowane w czasie badania obwodu RLC przebiegi ur (t ) , uc (t ) , u L (t ) . Jeśli przebiegi nie zostały zarejestrowane, zamieścić ich szkice sporządzone w czasie ćwiczenia. Na wykresie zamieścić dodatkowo przebiegi zmian wartości obliczonych: i (t ) , im (t ) , ucm (t ) , u Lm (t ) , jak również energii wl (t ) i wc (t ) zgromadzonej odpowiednio w cewce i kondensatorze, dla wszystkich zarejestrowanych pomiarów. Sformułować wnioski z pomiarów. 5. Wymagania Rezystor, kondensator, cewka – budowa, właściwości, podstawowe parametry. Energia gromadzona w indukcyjności i pojemności. Stany nieustalone w obwodach RL, RC i RLC (przebiegi prądów i napięć). Stała czasowa obwodów RL i RC. Schemat zastępczy cewki indukcyjnej i kondensatora dla małych i wysokich częstotliwości (m.cz i w.cz). 6. Literatura Gierczak E., Ciosk K., Włodarczyk M.: Laboratorium elektrotechniki. Wydaw. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2002. Pasko M., Stec K., Topór-Kamiński L.: Ćwiczenia laboratoryjne z elektrotechniki teoretycznej. Cz. 1. Wydaw. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001. Laboratorium elektrotechniki teoretycznej. Red. Jerzy Kozłowski, Wydaw. Politechniki Poznańskiej, Poznań 1998. Syrzycki A.: Laboratorium elektrotechniki. Ofic. Wydaw. PW, Warszawa 2003. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. WMT, Warszawa 2003. Bek. J. i inni: Laboratorium z podstaw elektrotechniki. Wydaw. Politechniki Łódzkiej, Łódź 2002.