Федеральное агентство связи

ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский технический университет связи и информатики

Кафедра «Теории электрических цепей»

Лабораторная работа №2

«Исследование на ЭВМ характеристик источника

постоянного напряжения»

Выполнила:

студентка группы БСТ1904

Пантелеева К.А.

Вариант 15

Проверил:

доц. Микиртичан А.Г.

Москва 2020

Оглавление

1 Цель работы 3

2 Задание для самостоятельной подготовки 3

3 Предварительный расчет 3

4 Графики 4

5 Вопросы для самопроверки 8

6 Вывод 9

1 Цель работы

С помощью приложения Micro-cap получить внешние характеристики источника напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения теории цепей об источниках. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1 Рассчитать и построить зависимость тока от сопротивления нагрузки в цепи (рисунок 1).

Рисунок 1 – схема 1

Принять:

Е=2,8 В – ЭДС источника

r=350 Ом – внутреннее сопротивление источника

R_н=0,10,20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5120 и 9000 Ом -сопротивление нагрузки

I=Е/(r+R_н) – ток в нагрузке от сопротивления нагрузки

Данный график занесем в соответствующий раздел отчета, а полученные данные запишем в таблицу 1.

3.2 Для той же схемы рассчитать:

U_H = IR_H = f(R_H) – падения напряжения на нагрузке от сопротивления нагрузки

Р_ист = EI = f(R_H) — мощность источника от сопротивления нагрузки

Рr = I²r = f(R_H) — мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Р_н = I²R_H = f(R_H) — мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки

η = 100%(Рн/Р_ист) = f(R_H) – коэффициент полезного действия сопротивления цепи от нагрузки

Данный график занесем в соответствующий раздел отчета, а полученные данные запишем в таблицу 1.

По предварительному расчету							Получено экспериментально
Rн, Ом	I,мА	Uн,В	Рист,Вт	Рr, Вт	Рн,Вт	η,%		I,мА	Uн,В	Рист,Вт	Рr,Вт	Рн,Вт	η,%
0	8	0	0,0224	0,0224	0	0		8	0	0,0224	0,0224	0	0
10	7,78	0,078	0,0218	0,0212	0,00061	2,78		7,78	0,078	0,0218	0,0212	0,00059	2,7
20	7,57	0,151	0,0212	0,0201	0,00115	5,4		7,56	0,151	0,0212	0,0201	0,00114	5,4
40	7,18	0,287	0,0201	0,0180	0,00206	10,26		7,16	0,287	0,0201	0,0180	0,00206	10,26
80	6,5	0,52	0,0182	0,0148	0,00338	18,57		6,6	0,52	0,0182	0,0148	0,00338	18,57
160	5,49	0,88	0,0154	0,0105	0,00482	31,31		5,9	0,88	0,0154	0,0105	0,00482	31,31
320	4,18	1,338	0,0117	0,0061	0,00559	47,79		4,18	1,338	0,0117	0,0061	0,00559	47,79
640	2,82	1,8	0,0079	0,0028	0,00509	64,42		2,82	1,8	0,0079	0,0028	0,00509	64,42
1280	1,71	2,19	0,0048	0,0010	0,00374	77,98		1,71	2,19	0,0048	0,0010	0,00374	77,98
2560	0,96	2,458	0,0027	0,0003	0,00236	87,38		0,96	2,458	0,0027	0,0003	0,00236	87,38
5120	0,5	2,56	0,0014	0,0001	0,00128	91,43		0,5	2,56	0,0014	0,0001	0,00128	91,43
9000	0,3	2,7	0,00084	0,00003	0,00081	96,43		0,3	2,7	0,00084	0,00003	0,0008	96,5

Таблица 1

3.3 Для цепи (рисунок 2) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением рассчитать амплитуду напряжения на нагрузке, если управляющее сопротивление γ=3 Ом, управляющий ток i(t)=2sin(2πft), f=2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки R_н 100 Ом и 200 Ом.

Рисунок 2 – схема 2

Полученные данные запишем в таблицу 2.

По предварительному расчету				ЭВМ
RH, Oм	Ƴ, Ом	Im, A	Um, B		Um, B
100	3	2	6		6
200	3	2	6		6

Таблица 2

4 Графики

На рисунках 1-5 представлены графики для первой схемы построения.

Рисунок 1 – зависимость тока от сопротивления тока нагрузки

Рисунок 2 – Зависимость напряжения от сопротивления нагрузки

Рисунок 3 – Зависимость мощности источника от сопротивления нагрузки

Рисунок 4 – Зависимость мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Рисунок 5 – Зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки

На рисунках 6-7 представлены осциллограммы для схемы 2 (с ИНУТ).

Рисунок 6 – Осциллограмма напряжения источника и управляющего тока при 100 Ом

Рисунок 7 - Осциллограмма напряжения источника и управляющего тока при 200 Ом

5. Вопросы для самопроверки

1. Источником ЭДС называют идеальный источник, представляющий собой двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением. На него не влияет нагрузка сети, а внутреннее сопротивление у источника равно нулю. Независимым (операционный усилитель) называется источник, ЭДС которого (в источнике напряжения) и ток (в источнике тока) не зависят от напряжений, токов в любых ветвях цепи. Зависимым (ИНИН, ИНУТ, ИТУН, ИТУТ) называется источник, ЭДС которого (в источнике напряжения) и ток (в источнике тока) зависят от напряжений, токов в любых ветвях цепи.

2. Режимы работы ЭДС.

А) Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи.

Б) Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями.

В) Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность.

Г) Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приёмника становится равным нулю.

3. Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r?

1,20 В

4. Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Рr, при RH = r?

0,0056 Вт

5. Чему равен КПД при RH = r?

50%

5. Вывод

В ходе лабораторной работы был проведен предварительный расчет, затем была экспериментально продела та же работа, результаты которой незначительно отличаются от предварительного расчета из-за погрешности вычислений. Также мы получили внешние характеристики источника напряжения и познакомились с зависимыми источниками.