Frisk_1_tom

50	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину, к которой асимптотически стремиться мощность источника, и величину мощности при сопротивлении нагрузки равной внутреннему сопротивлению источника.

Полученные данные величин мощности занесите в таблицу 1.

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L3_3.CIR (File\Open...).

4.3.4 Построение зависимости мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника от сопротивления нагрузки

Получите зависимость мощности выделяемой на внутреннем сопротивлении источника (Рr = UH2/r) от сопротивления нагрузки.

Для этого нажмите клавишу F9.

Введите в окне Y Expression «V(R2)*V(R2)/R(R1)» — имя функции мощности, в окне Y Range — Auto (ðèñ. 25).

Ðèñ. 25

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину, к которой асимптотически стремиться данная мощность, и величину мощности при сопротивлении нагрузки равной внутреннему сопротивлению источника.

Полученные данные величин мощности занесите в таблицу 1.

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L3_4.CIR (File\Open...).

4.3.5 Построение зависимости мощности выделяемой на нагрузке от сопротивления нагрузки

Получите зависимость мощности, выделяемой на нагрузке (РÍ = I*I*RH), от сопротивления нагрузки.

Для этого нажмите клавишу F9.

Введите в окне Y Expression «I(R2)*I(R2)*R(R2)» имя функции мощности, в окне Y Range — Auto (ðèñ. 26).

Лабораторная работа ¹ 3	51

Ðèñ. 26

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике точку максимальной мощности.

Полученные данные величин мощности занесите в таблицу 1.

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L3_5.CIR (File\Open...).

4.3.6 Построение зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки

Получите зависимость КПД цепи (η = 100*ÐH/ÐÈÑÒ) от сопротивления нагрузки.

Для этого нажмите клавишу F9.

Введите в окне Y Expression «100*I(R2)*I(R2)*R(R2)/(I(I1)*V(R2))» — имя функции КПД, в окне Y Range — 100 (ðèñ. 27).

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину КПД при сопротивлении нагрузки равным внутреннему сопротивлению источника.

Полученные данные величин КПД занесите в таблицу 1.

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L3_6.CIR (File\Open...).

Ðèñ. 27

52	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

4.4 Исследование характеристик ИТУН

4.4.1 Построение схемы с ИТУН

Вернитесь к исходной схеме, нажав на клавиатуре клавишу F3. С помощью мышки выделите все элементы и удалите их (Del).

Собрать новую схему с линейным зависимым источником переменного тока ИТУН (рис. 1á).

4.4.2 Ввод зависимого источника ИТУН

Ввести зависимый источник ИТУН (G1) с крутизной управления S = 3А/В. Откройте меню Component\Analog Primitives\Dependent Sources и выберите

IofV (ðèñ. 28).

Ðèñ. 28

Курсор примет форму графического изображения ИТУН. Поместите его на рабочее окно так, как показано на рис. 29.

Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Linear IofV constant dependent source. Введите величину управляющей крутизны 3 (S = 3À/Â) â îêíå Value (ðèñ. 30).

Нажмите кнопку ÎÊ.

Заметим, что графическое изображение данного источника будет отли- чаться от приведенного на рис. 29, если заранее не привести изображение элементов к ГОСТам.

Для поворота и отражения можно использовать кнопки Rotate è Flip Y.

Лабораторная работа ¹ 3	53

Ðèñ. 29

Ðèñ. 30

4.4.3 Ввод источника управляющее напряжения

Ввести источник управляющего синусоидального напряжения (V1) с амплитудой Um = 2 Â (A = 2) и частотой f = 2 кГц (F = 2k).

Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Sine Source (ðèñ. 31).

Курсор примет форму графического изображения источника. Поместите его на рабочее окно так, как показано на рис. 32.

Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Sine Source. Введите 1 â îêíå Value, À = 2, F = 2k (ðèñ. 33).

Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появиться окно Plot с синусоидальной зависимостью управляющего напряжения от времени (рис. 34).

54	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Ðèñ. 31

Ðèñ. 32

Ðèñ. 33

Лабораторная работа ¹ 3	55

Ðèñ. 34

Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть. Нажмите кнопку ÎÊ (ðèñ. 33).

4.4.4 Ввод сопротивления нагрузки

Ввести резистор R1 = RH = 100 Îì.

Откройте меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 11).

Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле ИТУН и щелкните левой кнопкой мыши. Появится окно Resistor (ðèñ. 35).

Ðèñ. 35

56 Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

 îêíå Value введите величину сопротивления нагрузки 100, нажмите кнопку OK.

4.4.5 Ввод земли

Откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите землю Ground.

Установите два элемента земля так, как это показано на рис. 36.

Ðèñ. 36

4.4.6 Ввод проводников

Соедините все элементы проводниками. Для этого нажмите на кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode и, удерживая левую кнопку мыши, «прочертите» соединяя необходимые полюсы элементов (рис. 37).

Ðèñ. 37

Ðèñ. 38

Лабораторная работа ¹ 3	57

В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L3_7.CIR (File\Open...) (ðèñ. 38).

4.5Построение осциллограмм тока в цепи с ИТУН

4.5.1Построение осциллограмм тока и управляющего напряжения

Убедитесь, что введены все элементы правильно.

Получите зависимость тока от времени i(t) = J(t) (I(R1)) и управляющего напряжения u(t) (V(1)). Для этого в меню Analysis выберите команду

Transient... .

На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 39.

Ðèñ. 39

Time Range «1m» — интервал времени (0...1 мс).

Maximum Time Step «1» максимальный шаг интегрирования (1).

P номер окна «1», в котором будет построен график тока и напряжения. X Expression «t)» — аргументы функции.

Y Expression «I(R1)» è «V(V1)» — имена функций.

X Range «1m» — интервал отображения аргумента по оси Х. Y Range «Auto» — интервал отображения функции по оси Y. Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появятся два графика в одной системе координат. Занесите их в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графиках величины амплитуд тока ИТУН и управляющего напряжения.

Полученные данные величин амплитуд занесите в таблицу 2.

Ели графики не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.

Повторите этот эксперимент c другой величиной сопротивления нагрузки R1 = 200 Ом. Вернитесь к исходной схеме, нажав на клавиатуре клавишу F3

58	Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ

Измените величину сопротивления R1 на 200. Для этого щелкните два раза на цифре 100 и введите 200. Повторите анализ. Получите два графика. Полученные данные занесите в таблицу 2.

Сделайте вывод о влиянии сопротивления нагрузки на амплитуду тока ИТУН.

Повторите этот эксперимент c другой величиной амплитуды управляющего напряжения Um = 3 В (А = 3). Сделайте вывод о влиянии амплитуды управляющего напряжения на амплитуду тока ИТУН.

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полу- ченными в предварительном расчете. Сделать выводы.

6 Вопросы для самопроверки

1.Какой источник называется источником тока. Приведите примеры независимых и зависимых источников.

2.Режимы работы источника тока.

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

4.Чему равна мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr ïðè RH = r?

5.Чему равен КПД при RH = r?

7 Содержание отчета

Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал.

Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.

8Литература

1.Фриск В. В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.

2.Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф., Крук Б. И. Основы теории цепей. М.: Радио и связь, 2003. 592 с.

Лабораторная работа ¹ 4

Распределение потенциала вдоль неразветвленной электрической цепи

1 Цель работы

С помощью программы Micro-Cap проследить изменение потенциала вдоль замкнутого контура. Познакомиться с применением виртуальных вольтметров и амперметров. Убедиться с помощью машинного эксперимента в справедливости закона Ома.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения теории цепей о электрическом потенциале и законе Ома стр. 9—12, 36—38 [1] и стр. 25—26 [2]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1.Рассчитать, используя закон Ома для замкнутой цепи, значение постоянного тока I в контуре и напряжение на всех его элементах (рис. 1).

Принять:

E = 12 В — ЭДС источника;

R1 = 2 Ом — сопротивление первого резистора; R2 = 4 Ом — сопротивление второго резистора; V0, V1, V2 è V3 — потенциалы в точках 0, 1, 2 и 3. I — ток в контуре.

Полученные данные занести в таблицу 1.

3.2.Для той же цепи рассчитать, используя обобщенный закон Ома, зна- чения потенциалов в точках «1», «2» и «3». Положить потенциал в точке «0» равным нулю. Полученные данные занести в таблицу 1. Построить в масштабе график рас-

пределения потенциала вдоль контура. По оси
«Х» отложить сопротивление участков в той по-
следовательности, в которой они включены в
цепь, а по оси «Y» потенциалы точек «0», «1»,
«2» è «3» (ðèñ. 2).	Ðèñ. 1