Державний університет телекомунікацій

Навчально-науковий інститут захисту інформації

Кафедра систем захисту інформації

Основи теорії кіл, сигналів та процесів в системах технічного захисту інформації

Лабораторна робота № 5

Дослідження елементів електричного кола при постійному струмі.

Завдання та методичні рекомендації

до виконання роботи та оформлення звіту

Київ – 2013

Укладач Ю.О.Тихонов

Затверджено на засіданні кафедри систем захисту інформації

ННІЗІ ДУТ

Основи теорії кіл, сигналів та процесів в системах технічного захисту інформації: Завдання та методичні вказівки до виконання лабораторної роботи студентами очної форми навчання / Уклад. Ю.О.Тихонов – К.: ДУТ, 2013 – 16с.

Завдання та методичні вказівки містять необхідні матеріали та рекомендації щодо самостійної роботи студентів при підготовки та при виконанні лабораторної роботи.

Лабораторная работа № 5

Тема: Исследование элементов электрической цепи при постоянном токе.

Цель: приобрести практические навыки экспериментального определения параметров элементов.

Содержание работы

1. Общие сведения.

2. Выполнение работы.

2.1. Измерение сопротивлений активных элементов.

2.2. Измерение сопротивлений реактивных элементов.

3. Составление отчета о выполненной работе.

1. Общие сведения

0. Электрическая цепь: определение, состав, классификация элементов

ОПР. 1

Электрической цепью называется совокупность элементов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении.

ОПР. 2

Элементом электрической цепи является отдельное устройство, выполняющее в ней определенную функцию.

К числу элементов электрической цепи относятся резистор, индуктивная катушка и конденсатор. Каждое из этих устройств предназначено для использования соответственно его электрического сопротивления, индуктивности и емкости.

1.2 Основные характеристики пассивных элементов

Дадим определение пассивных элементов.

ОПР. 3

Пассивные элементы – это элементы электрической цепи, в которых рассеивается или накапливается энергия.

К числу пассивных элементов относятся резистивный, индуктивный и емкостной элементы.

ОПР. 4

Резистор – это элемент, в котором происходит необратимое преобразование электрической энергии в тепловую.

Резистор количественно характеризуется параметром r – сопротивлением постоянному току. Идеализированный резистор, или модель резистора, на схемах цепей обозначается символом r и называется сопротивлением.

На схеме цепи сопротивление имеет следующее условное графическое обозначение (рис.1):

Рис. 1.

Было упомянуто выражение «схема цепи». Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов рассматриваемой электрической цепи.

Напряжение u и ток i на зажимах сопротивления связаны пропорциональной зависимостью, называемой законом Ома:

u = r i .

(1)

Равенство можно прочитать так: напряжение на резисторе прямо пропорционально величине его сопротивления и величине протекающего через него тока.

Коэффициентом пропорциональности межу током и напряжением является сопротивление

r = u / i.

(2)

Ток i и напряжение u на зажимах сопротивления связаны следующей зависимостью:

i=u/r .

(3)

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью:

g = 1/r; g = i / u.

(4), (5)

Сопротивление r измеряется в омах (Ом), а проводимость g – в сименсах (См). Сопротивление в 1 Ом – это такое сопротивление, через которое протекает ток в 1 ампер при условии приложения к нему напряжения в 1 вольт.

ОПР. 5

Индуктивный элемент – это элемент, в магнитном поле которого происходит обратимое накопление энергии.

Обратимое накопление означает способность магнитного поля отдать накопленную энергию.

Индуктивный элемент или индуктивная катушка характеризуется параметром L – индуктивность. Идеализированная индуктивная катушка, или модель индуктивной катушки, на схемах цепей обозначается символом L и называется индуктивностью.

Индуктивность имеет следующее графическое изображение (рис.2):

Рис. 2

Напряжение и ток на зажимах индуктивности связаны через дифференцирование:

u_L = L di/dt . (6)

Прочесть формулу следует так: напряжение (или падение напряжения) на индуктивности прямо пропорционально произведению величины индуктивности на производную тока по времени.

На основании (6) ток в индуктивности

. (7)

Индуктивность измеряется в генри (Гн).

ОПР.6

Емкостной элемент – это элемент, в электрическом поле которого происходит обратимое накопление энергии.

Емкостной элемент или конденсатор характеризуется параметром С – емкость. Идеализированный конденсатор, или модель конденсатора, на схемах цепей обозначается символом С и называется емкостью.

Емкость С позволяет выразить заряд через напряжение, ее значение определяется отношением заряда к напряжению:

q = Cu_c; C = q/u_{c .}

Величина тока определится скоростью изменения заряда на емкости:

(8)

На основании (8) напряжение на емкости

. (9)

Графическое изображение емкости на схеме цепи имеет следующий вид (рис.3):

Рис. 3

Емкость измеряется в фарадах (Ф).

Индуктивности и емкости часто называют реактивными элементами электрической цепи.

1.3 Источники электрической энергии.

Джерела електричної енергії – это активные элементы электрических цепей. Различают источники электродвижущей силы или напряжения и источники тока.

ОПР. 11

Источник э.д.с. – источник электрической энергии, напряжение на зажимах которого не зависит от величины протекающего через него тока.

На электрических схемах источники э.д.с. обозначаются так (рис.4):

Рис. 4

Другим источником электрической энергии является источник тока.

ОПР. 12

Источник тока – источник электрической энергии, ток которого не зависит от величины напряжения на его зажимах.

На электрических схемах источники тока обозначаются так (рис.5):

Рис. 5