Frisk_1_tom
.pdf
60 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 2
Данный график занести в соответствующий раздел отчета.
Таблица 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По предварительному расчету |
|
Получено экспериментально |
|||
|
I = |
À, |
|
|
I = |
À, |
|
UE = |
Â, |
|
|
UE = |
Â, |
|
UR1 = |
B, |
|
UR1 = |
B, |
|
|
UR2 = |
 |
|
|
UR2 = |
 |
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
VN, Â |
|
VN, Â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 Порядок выполнения работы
В программе Micro-Cap возможно измерение тока методом непосредственной оценки цифровым виртуальным амперметром. Амперметр включается последовательно в разрыв цепи (рис. 3).
Ðèñ. 3
Ток в этой цепи можно найти с помощью закона Ома для замкнутой
öåïè. |
|
|
|
|
I = |
|
E |
. |
|
|
|
|||
R 1 |
+ R 2 |
|||
|
|
Лабораторная работа ¹ 4 |
61 |
|
|
Заметим, что при переходе через источник потенциал может как повышаться, так и понижаться. Пусть направление ЭДС источника совпадает с выбранным направлением тока. Направление напряжения на источнике всегда противоположно направлению ЭДС и оно не совпадает с направлением тока (рис. 4à).
Ðèñ. 4
В этом случаи можно записать, что
U = E = V1 − V0 ,
V1 = E + V0 .
Если принять V0 = 0, то потенциал V1 возрастет на величину E. Повернем источник на 180° (рис. 4á). Теперь направление ЭДС источника
не будет совпадать с выбранным направлением тока. Направление напряжения будет совпадать с направлением тока. В этом случае
U = E = V0 − V1,
V1 = −E + V0 .
Если принять V0 = 0, то потенциал V1 уменьшиться на величину E. Остальные потенциалы рассчитываются с помощью обобщенного закона
Ома для участка ветви (рис. 4ã).
I = |
V1 − V2 + ∑ |
E |
|
|
|
, |
|
∑ R |
|
||
|
|
|
|
V2 = V1 − I∑ R +∑ |
|
E, |
|
ãäå I — òîê;
V1 — потенциал узла 1; V2 — потенциал узла 2;
∑E — алгебраическая сумма всех ЭДС данного участка ветви (Е берется со знаком «плюс», если направление ЭДС совпадает с направлением тока. Иначе со знаком «минус»);
∑R — арифметическая сумма всех сопротивлений данного участка ветви. Для измерения потенциалов используем виртуальный цифровой вольт-
метр. При использовании метода непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно тому участку цепи, на котором необходимо измерить напряжение (рис. 5). Переключатель S позволяет подключиться к точки «1» или к точки «2». Потенциал точки «0» V0 = 0 В, поэтому показания вольтметра будут численно равны потенциалам в этих точках.
62 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 5 |
Измерим с помощью амперметра ток и с помощью вольтметра потенциалы в заданной неразветвленной цепи (рис. 1).
4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap
Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap
C:\MC8DEMO\mc8demo.exe
èëè
ПУСК\Все программы\Micro-Cap Evaluation 8\Micro-Cap Evaluation 8.0.
В появившемся окне Micro-Cap 8.1.0.0 Evaluation Version (рис. 6) собрать схему для измерения тока (рис. 3).
Ðèñ. 6
4.2 Сборка схемы для измерения тока
Собрать схему с источником постоянного напряжения, двумя резисторами и амперметром (рис. 3).
Лабораторная работа ¹ 4 |
63 |
|
|
4.2.1 Ввод источника постоянного напряжения
Ввести источник V1 постоянного напряжения (Battery) Å = 12 Â (12V). Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите
Battery (ðèñ. 7).
Ðèñ. 7
Курсор примет форму графического изображения батареи. Поместите его на рабочее окно.
Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Battery. Введите 12V â îêíå Value, â îêíå Show установите галочку (рис. 8).
Ðèñ. 8
64 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появится окно Plot с зависимостью тока источника от времени (рис. 9).
Ðèñ. 9
Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть. Нажмите кнопку ÎÊ (ðèñ. 8).
Ðèñ. 10
Поверните источника используйте кнопку Rotate (ðèñ. 10).
4.2.2 Ввод земли
Откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите землю
Ground (ðèñ. 11).
Установите землю слева от источника V1 и разверните ее (рис. 12).
Лабораторная работа ¹ 4 |
65 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 11 |
Ðèñ. 12 |
4.2.3 Ввод резисторов
Ввести резистор R1 = 2 Ом и R2 = 4 Ом.
Откроите меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 13).
Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле источника и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor (ðèñ. 14).
Ðèñ. 13
66 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ðèñ. 14 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 îêíå Value введите значение сопротивления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первого резистора 2 (2 Ом), нажмите кнопку OK. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично введите второй резистор R2 = 4 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В окне редактора появиться следующее изобра- |
|
|
|
Ðèñ. 15 |
жение (рис. 15). |
|||||||||
4.2.4 Ввод амперметра
Ввести цифровой амперметр.
Откроите меню Component\Animation и выберите команду Animated Meter
(ðèñ. 16).
Ðèñ. 16
Лабораторная работа ¹ 4 |
67 |
|
|
Курсор примет форму прибора (прямоугольник с двумя выводами). Поместите его на рабочее окно, выше цепочки элементов и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Animated Digital/Analog Volt/Amp Meter (ðèñ. 17).
Ðèñ. 17
Нажмите кнопку OK.
На приборе щелкните два раза мышкой на надписях Digital è Amps.
Ðèñ. 18
В окне редактора появиться следующее изображение цифрового амперметра (рис. 18).
4.2.5 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. Потенциальный вход амперметра, обозначенный знаком «+» соединить с полюсом R2. Нижний вывод амперметра соединить с элементом земля (рис. 19).
68 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 19
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L4_1.CIR (File\Open...) (ðèñ. 20).
Ðèñ. 20
Лабораторная работа ¹ 4 |
69 |
|
|
4.3 Измерение тока с помощью амперметра
4.3.1 Измерение тока
Убедитесь, что введены все элементы правильно.
Измерить ток I в данной цепи. Для этого в меню Analysis выберите команду Dynamic DC... (ðèñ. 21).
Ðèñ. 21
На экране амперметра появиться значение тока в амперах. Убедитесь, что оно совпадает со значением, вычисленным в предварительном расчете. Занесите его в таблицу 1.
4.4 Сборка схемы для измерения потенциалов
Собрать схему с источником постоянного напряжения, двумя резисторами, переключателем и вольтметром (рис. 5).
4.4.1 Ввод вольтметра
Отсоедините амперметр. Перетащите его в вниз схемы. На приборе щелкните два раза мышкой на надписи Volts. Амперметр превратится в вольтметр (рис. 22).
Ðèñ. 22