3. Контрольные вопросы
3.1. Рассказать ход выполнения лабораторной работы.
3.2. Назвать методы расчета переходных процессов.
3.3. Рассказать порядок расчета переходных процессов классическим методом.
3.4. Рассказать порядок расчета переходных процессов операторным методом.
3.5. Записать формулы интеграла Дюамеля, используемые для нахождения тока и падения напряжения.
3.6. Рассказать о законах коммутации и проверить полученные осциллограммы на их соблюдение.
4. Схема компонентной цепи
Схема компонентной цепи для проведения эксперимента (рис. 4) собрана на макетной плате (рис. 5). Измерительная панель приборов со схемой представлена на рис 6.
5. Программа работы
5.1. Подготовить NI Elvis II к проведению лабораторной работы и подключить измерительную панель (рис. 6), а так же универсальный прибор (рис. 7) (п.3.2 «РП NI ELVIS II»).
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6.
Рис. 7
5.2. Установить с клавиатуры величину амплитуды Еmпрямоугольного сигнала генератора от 1 до 5 В, частота импульсов от 1 до 100 Гц. Исследовать выходной прямоугольный сигнал генератора импульсов. Установить в крайнее правое положение переменный резисторR2, замкнуть ключи К1, К2, К3. Подключить генератор прямоугольных импульсов к макетной плате (см. «Руководства пользователя NI Elvis II»).
5.3. Убедиться в нормальном функционировании измерительных приборов. Провести следующие измерения и вычисления:
5.4. Используя панель осциллографа, добиться на экране 3-его канала осциллографа четкого изображения выходного сигнала. Снять осциллограмму и зарисовать форму выходного сигнала.
Параметры импульса определяются с помощью осциллографа и вольтметра V3.
Во всех дальнейших опытах ручки панели управления осциллографа остаются в неизменном положении.
5.5. Исследовать переходный процесс в цепи «R–L» (рис. 5). Разомкнуть ключ К2, ключи К1. К3 – замкнуты. С помощью осциллографа снять осциллограммыuR(t),uL(t)при двух значениях R2. Здесь и в дальнейшем на каждой осциллограмме указывать: схему исследования, какое напряжение снято и величину R2.
5.6. Исследовать переходный процесс в цепи «R–C». Разомкнуть ключ К3, ключи К1. К2 – замкнуты. Установить значение емкости C1, указанное преподавателем, и для двух различных значений R2 снять осциллограммыuR(t),uC (t).
5.7. Исследовать переходной процесс в цепи «R–L–C». Разомкнуть ключи К2, К3, ключ К1 – замкнут. Снять осциллограммы сигналовuR(t),uL(t)иuC (t)при значениях, соответствующих апериодическому и колебательному характеру переходного процесса.
6. Обработка результатов опытов
6.1. Полученные осциллограммы оформить графически следующим образом: для каждой электрической цепи перевести на одном графике (в одном масштабе) полученные осциллограммы для каждого значения R2.
При этом для графиков должен выполняться второй закон Кирхгофа в любой момент времени.
Пример построения графиков для цепи «R–L» показан на рис. 8.
Рис. 8
Для цепей «R-L» и «R-C» определить постоянные времени экспериментальным и расчетным путем:
- для цепи «R-L»τ= L1 / R5.
- для цепи «R-C»τ= C1 R5.
Экспериментально, например, на рис.8, проведены касательные в момент времени для двух графиков uR(t),uL(t),при этом постоянная времени должна быть одной и той же.
Экспериментальные и расчетные значения τ записать в табл. 1.
Таблица 1
|
Электрическая цепь |
R |
Вычислено |
Снято с графиков |
|
τ |
τ | ||
|
Ом |
с |
с | |
|
«R-L» |
|
|
|
|
«R-C» |
|
|
|
6.2. Для цепи «R-L-C» при колебательном характере переходного процесса определить коэффициент затуханияαи частоту свободных колебанийωсв, используя формулы:
Результаты занести в таблицу 2.
Таблица 2
|
Электрическая цепь |
R |
Вычислено | |
|
α |
ω | ||
|
Ом |
с-1 |
с-1 | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Сверить экспериментальные осциллограммы для цепей «R-L» и «R-C» с расчетными. Для этого операторным методом рассчитатьuR(t)для электрических цепей рис. 9а и 9б при тех же параметрах элементов, что и в исследуемой цепи.
а) б)
Рис. 9