Описание лабораторной установки осциллографический метод изучения переходных процессов

Принципиальная схема опытной установки изображена на рис. 4.

В цепи, содержащей катушку индуктивности (L) и добавочное сопротивление (R_доб) действует источник импульсов постоянного напряжения, что соответствует описанным выше процессам замыкания и размыкания цепи. При работе схемы в качестве вольтметра (V0) и амперметра (A1) используются виртуальные приборы.

Н а рисунке 5 приведена форма импульсов тока при протекании переходных процессов в цепи. Ток в цепи будет изменяться, при этом кривая 1 соответствует переходному процессу, описываемому уравнением (22), а кривая 2 - переходному процессу, описываемому уравнением (10) или (12).

Для определения времени релаксации цепи и нахождения индуктивности катушки удобно воспользоваться кривой 2. Для этого возьмем натуральный логарифм от обеих частей выражения (12):

,

или . (23)

В ыражение (23) представляет собой уравнение прямой линии в координатах ( , ) (рис.6). Модуль углового коэффициента этой прямой равен .

Порядок выполнения работы

1. Из набора миниблоков выберите миниблок «Трансформатор с разъёмным сердечником», удалите катушку с количеством витков W=900 (зелёная), соберите сердечник с катушкой W=300 (жёлтая), вставив между подковами сердечника с обеих сторон сложенные вдвое полоски бумаги.

2. У становите катушку в наборное поле как показано на монтажной схеме (рис.7).

3. Переведите левый мультиметр в режим омметра с пределом 200 Ом и измерьте 3-5 раз омическое сопротивление катушки R_к. Полученный результат запишите в отчёт.

4. Из набора миниблоков выберите миниблоки «R=100 Ом» и «R=47 Ом». Соберите электрическую цепь, принципиальная схема которой изображена на рисунке (4), а монтажная на рисунке (7). Миниблоки «R=100 Ом» и «R=47 Ом» используйте поочерёдно в качестве добавочного сопротивления R_доб..

5. Для измерения тока и напряжения в работе используются виртуальные приборы. Измерительные приборы A1 и V0 необходимо подключить к схеме путем подсоединения соответствующих пар гнезд коннектора^ (рис. 7). На коннекторе необходимо установить пределы: для напряжения (V0) – 20 В, для тока (A1) – 500 мА.

6. Переключатель «форма» генератора напряжений специальной формы необходимо установить в положение «П» (сигнал прямоугольной формы); с помощью регулятора «частота» установить частоту f=200-250 Гц.

7. После проверки схемы преподавателем подключите стенд к источнику питания.

8. Включите компьютер и откройте документ «Лаб. Стенд». В результате откроется блок «Приборы I», в котором содержатся вольтметры и амперметры. Причём V0 (вольтметр) и A1 (амперметр) будут активизированы.

9. В ниспадающем меню блока «Приборы I» выберите строку «Осциллограф», в меню виртуальных приборов V0 и A1 – строку «Амплитуда». После этого на экране появится изображение виртуального осциллографа. На панели виртуального осциллографа слева расположены пять блоков входных каналов. При этом в окнах двух из них появятся изображения виртуальных приборов V0 и A1, а в остальных окнах знак «Х» - (канал закрыт).

10. Ручкой «Амплитуда» на блоке генераторов напряжений установите значение напряжения в цепи по виртуальному вольтметру V0 (не более 10 В). На экране осциллографа появится кривая изменения тока в цепи, содержащей индуктивность (рисунок 5), при её замыкании (кривая 1) и при её размыкании (кривая 2).

11. После этого канал измерения напряжения V0 можно закрыть, выбрав в его меню знак «Х» и сместить кривую i=f(t) по вертикали так, чтобы её нижний горизонтальный участок совпадал с осью x.

12. Для получения ряда значений силы тока i нажмите кнопку «Запись в файл», расположенную в правом нижнем углу панели осциллографа, затем кнопку «Сохранить». Если на экране монитора появится запрос об изменении данных, выполните эту операцию нажатием кнопки «Replace».

13. Откройте документ «Блокнот», который находится на рабочем столе компьютера, и получите таблицу результатов измерений (порядка 200 значений), содержащую два столбца (левый – t,с и правый - i,А)^.

14. Выберите из таблицы значения времени t и силы тока i, соответствующие процессу размыкания цепи (10-15 значений) и занесите их в таблицу результатов измерений. При этом первое значение силы тока (установившееся значение силы тока в цепи на момент её отключения), а первое значение времени .

15. Для каждого выбранного значения времени найдите отношение и его логарифм . Результаты занесите в таблицу 1.

Таблица 1.

№	Rк= ; Rдоб=100 Ом;
	,с ∙10^-4	, А∙10^-4
1	0
2
3
4
…………
15

16. Выберите масштаб и постройте зависимость аналогичную приведённой на рисунке 6. Выберите две любые точки на усреднённой прямой и определите из графика значение углового коэффициента:

. (24)

17. Рассчитайте время релаксации и экспериментальное значение индуктивности катушки по формулам:

, (25)

, (26)

учитывая что .

18. Выключите «Блок генераторов напряжений с наборным полем», предварительно выкрутив ручку «Амплитуда» в крайнее левое положение.

19. Замените добавочное сопротивление (путем замены соответствующего миниблока) и повторите измерения и расчёты. Результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2.

№	Rк= ; Rдоб=47 Ом;
	,с ∙10^-4	, А∙10^-4
1	0
2
3
4
…………
15