- •Министерство образования Республики Беларусь
- •Содержание
- •Тема 1 Изучение электроизмерительных приборов
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3 Определение удельного заряда электрона
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 14
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 15
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16
- •Основные понятия по теме
- •Вопросы для самоконтроля
- •Учебное издание
- •246019, Г. Гомель, ул. Советская, 104
Вопросы для самоконтроля
Дайте определение простых линейных цепей.
Приведите фазовые соотношения между входным и выходным напряжением в простых цепях с реактивными элементами.
Найдите расчетным путем коэффициенты передачи в простых цепях.
Поясните АЧХ и ФЧХ простых цепей.
Лабораторная работа 9
Изучение электрических процессов в простых цепях
Цель работы: научиться измерять коэффициент передачи в простых цепях с помощью осциллографа, исследовать входные и передаточные характеристики простых цепей с одним реактивным элементом, научиться определять диапазон частот, в которых входное сопротивление цепи имеет практически чисто резистивный или чисто реактивный характер.
Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-09/ПИ, источник питания, генератор, осциллограф.
Описание установки
На плате ФПЭ-09 установлены элементы: активные сопротивления R1 и R2, реактивные емкость С и индуктивность L, а также плата коммутатора A1 (рисунок 9.6).
Рисунок 9.6 – Принципиальная схема установки
На передней панели установлен кнопочный переключатель SB, позволяющий исследовать колебания в трех различных целях: в цепи, содержащей активные сопротивления R1 и R2 , активное сопротивление R2 и емкость С; активное сопротивление R2 и индуктивность L.
Входной сигнал от генератора, характеризуемый амплитудой до 3 В и частотой в пределах 20–100 кГц подается на гнезда X1, Х2. Осциллограф подключается к выходным гнездам ХЗ, Х4, Х5.
Для определения сдвига фаз и разности амплитуд сигналов, поступающих на вход цепи и снимаемых с выхода, используется коммутатор А1, который позволяет наблюдать на экране осциллографа одновременно входной сигнал и выходной, снимаемый с сопротивления R2. Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа с гнезда Х3 подается сигнал на вход «синхронизация» осциллографа.
Рисунок 9.7 – Определение сдвига фаз
осциллографическим способом
Ход работы
Упражнение 1. Изучение электрических процессов в цепи, содержащей два резистора.
Согласно рисунку 9.6 к кассете ФПЭ-09 подключите источник питания через разъем, осциллограф и генератор. Переключателем S11 включите сопротивление R1, при этом C и L выключены. Получите схему, показанную на рисунке 9.1.
Зарисуйте колебания, наблюдаемые на экране осциллографа при частоте f = 20 кГц.
Рассчитайте коэффициенты передачи, имея в виду, что R1 = 470 Ом, R2=51 Ом. Получите этот же результат опытным путем, сравните. Обратите внимание, что сдвиг фаз между входным U1 и выходным напряжением U2 отсутствует.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 – Расчетные и экспериментальные данные
Uвх , В |
Uвых , В |
К |
|
|
|
Упражнение 2. Изучение электрических процессов в цепи, содержащей резистор и конденсатор.
Выключите сопротивление R1 и включите емкость C. Получите схему, показанную на рисунке 9.2.
Зарисуйте колебания, наблюдаемые на экране осциллографа при частоте f = 20 кГц.
Определите угол сдвига фаз между силой тока в цепи и входным напряжением. Для этого измерьте в делениях шкалы экрана осциллографа сдвиг по времени между изображениями двух исследуемых сигналов (а) и период колебаний (б) (рисунок 9.7).
Разность фаз рассчитайте по формуле
. (9.8)
Повторите задания пунктов 2 и 3 при частоте генератора f = 100 кГц.
Произведите измерения амплитуд напряжений на входе и выходе цепи при различных значениях частоты генератора (от 20 кГц до 100 кГц с шагом 10 кГц).
Рассчитайте коэффициент передачи К цепи по формуле для всего исследованного диапазона частот.
Постройте график зависимости .
C помощью графика оцените емкостьС конденсатора. Для этого определите угол наклона α линейного участка графика к оси f , получите , откуда.
По формуле (9.5) рассчитайте разность фаз φ при двух значениях частоты генератора: 20 и 100 кГц. Сравните результаты расчета с результатами непосредственного измерения угла φ.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 9.2.
Таблица 9.2 – Расчетные и экспериментальные данные
f, Гц |
Uвх , В |
Uвых , В |
K |
C, Ф |
a, дел |
b, дел |
φизм , град |
φрасч , град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упражнение 3. Изучение электрических процессов в цепи, содержащей резистор и катушку индуктивности.
Выключите емкость C и включите индуктивное сопротивление L.
Зарисуйте колебания, наблюдаемые на экране осциллографа при частоте f = 20 кГц.
Определите угол сдвига фаз между силой тока в цепи и входным напряжением при частоте f = 20 кГц. Для этого измерьте в делениях шкалы экрана осциллографа сдвиг по времени между изображениями двух исследуемых сигналов (а) и период колебаний (б) (рисунок 9.7). Разность фаз рассчитайте по формуле (9.8).
Повторите задания пунктов 2 и 3 при частоте генератора f = 100 кГц.
Произведите измерения амплитуд напряжений на входе и выходе цепи при различных значениях частоты генератора (от 20 кГц до 100 кГц с шагом 10 кГц).
Рассчитайте коэффициент передачи К цепи по формуле для всего исследованного диапазона частот.
Постройте график зависимости .
C помощью графика оцените индуктивностьL катушки. Для этого определите угол наклона α линейного участка графика к оси 1/f , получите , откуда.
По формуле (9.7) рассчитайте разность фаз φ при двух значениях частоты генератора: 20 и 100 кГц. Сравните результаты расчета с результатами непосредственного измерения угла φ.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 9.3.
Таблица 9.3 – Расчетные и экспериментальные данные
f, Гц |
1/ f, с |
Uвх , В |
Uвых , В |
K |
L, Гн |
a, дел |
b, дел |
φизм , град |
φрасч , град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|