Программа работы

1.Определить параметры схем замещения реактивных элементов: конденсатора и катушки индуктивностис внутренними сопротивлениямиисоответственно (согласно заданию преподавателя).

2.Собрать схему рис. 2.1(а), подключить осциллограф к обкладкам конденсатора.

3.Получить на экране неподвижное изображение процессов заряда– разряда конденсатора по схеме рис. 2.1(а) с одним накопителем энергии. Проделать опыт для трех различных значений сопротивлений и. Скопировать осциллограммы переходных процессов. Записать параметры схем.

4.Собрать схему рис. 2.2(а), подключить осциллограф к обкладкам конденсатора.

5.Исследовать переходные процессы в электрической цепи с двумя накопителями энергии, проведя три опыта при различных соотношениях параметров схемы.

5.1.

5.2.

5.3.

Скопировать осциллограммы переходных напряжений на обкладках конденсатора и записать параметры схем, при которых эти осциллограммы были получены.

6.По результатам опытов пункта 3 вычислить значения постоянных времени идля проведенных опытов.

7.По осциллограмме для колебательного процесса (п. 5.3) определить период и частоту собственных колебаний и сравнить их со значениями, полученных из соотношения (2.15) по известным параметрам схемы.

8.Из соотношения (2.15’) определить индуктивность катушки по данным опыта согласно п. 5.3 и сравнить с результатом, полученным в п. 1

.

(2.15’)

Содержание отчета

− схемы рис. 2.1(а), 2.2(а)

−осциллограммы проведенных опытов

−расчеты согласно п.п. 68

−выводы

Контрольные вопросы

1.Объясните физическое содержание и физические причины переходных процессов?

2.Какие соотношения существуют между переходными и свободными токами и напряжениями?

3.Как формулируются законы коммутации?

4.Что называют постоянной времени электрической цепи? Каков ее физический смысл?

5.Каково влияние параметров электрических цепей на характер и продолжительность переходного процесса?

6.Куда расходуется энергия при разряде конденсатора?

7.Какие условия должны быть соблюдены для апериодического и колебательного разрядов конденсатора?

8.От чего зависит период колебаний тока при разряде конденсатора?

9.Какую опасность представляет собой размыкание цепей, содержащих катушки с большой индуктивностью?

10.Почему конденсатор сравнительно большой емкости после его отключения от источника питания представляет опасность для жизни человека?

Лабораторная работа №3 Исследование нелинейных электрических цепей

Цель работы:снятие вольтамперных характеристик нелинейных элементов при их последовательном и параллельном соединениях; проверка опытным путём графического метода расчёта электрических нелинейных цепей.

Общие сведения

Электрическая цепь, имеющая хотя бы один элемент, сопротивление которого зависит от силы тока или напряжения, называется нелинейной. Основной характеристикой нелинейных элементов, по которой судят об их электрических свойствах, является зависимость напряжения на них от тока: .

а	б	в
Рис. 3.1

Вольтамперная характеристика (ВАХ) линейного элемента представляет собой прямую, проходящую через начало координат (рис.3.1(в), прямая 1). Для нелинейного элемента она отличается от прямой. Причём если сопротивление элемента растёт с ростом тока, то кривая отклоняется к оси, на которой откладывается напряжение (рис. 3.1(в), кривая 2). Если же сопротивление с ростом тока уменьшается, то кривая отклоняется к оси, по которой откладываются значения тока (рис. 3.1(в), кривая 3).

Так как сопротивление нелинейной цепи непостоянно, изменение тока не пропорционально изменению напряжения на её зажимах, следовательно, закон Ома неприменим для её расчёта.

Существует несколько методов расчёта нелинейных цепей. Одним из них является графический метод, основанный на использовании вольтамперных характеристик элементов цепи. На примере цепи с двумя нелинейными элементами, соединенными последовательно (рис.3.2(а)), рассмотрим применение графического метода расчета неразветвлённой цепи.

а	б
Рис. 3.2

На общем графике построим ВАХ каждого элемента (рис.3.2(б), кривые 1 и 2). Из рис.3.2(а) видно, что через элементы ипротекает один и тот же ток, а общее напряжение цепи равно сумме напряжений на элементах. Складывая графически напряжения элементови, соответствующие одному и тому же выбранному току, получим ВАХ всей цепи (рис.3.2(б), кривая 3). Например, точкаВАХ цепи, соответствующая току, получена в результате сложения отрезкови. Аналогично, выбирая другие значения тока, можно найти остальные точки ВАХ всей цепи. Построенная ВАХ позволяет по заданному напряжению найти силу тока в цепи и напряжения на элементах, или, наоборот, по известной силе тока определить общее напряжение всей цепи и на её элементах. Так, например, напряжению(рис.3.2(б), отрезок) соответствует ток(отрезок), напряжение на первом элементе будет равно(отрезок), а на втором элементе(отрезок).

а	б
Рис. 3.3

Аналогичным образом решается задача определения общего напряжения цепи и напряжений на её элементах в случае, если известным является ток, протекающий в цепи.

Расчёт цепи с нелинейными элементами, включенными параллельно (рис.3.2(а)), при заданных ВАХ этих элементов (рис.3.3(б)) и напряжении питания заключается в определении токов в ветвях (напряжение на элементах одно и то же). Отложив по оси ординат известное напряжение (рис.3.3(б), отрезок), восстановим перпендикуляр к оси из точкии найдем отрезкии, равные токамисоответственно. Общий ток в цепи будет равен сумме токов в ветвях:. Если необходимо найти токи в ветвях по заданному току в неразветвлённой части цепи, то необходимо построить ВАХ всей цепи, а затем графическим путем определить токи.