- •Составитель в.С. Сюваткин
- •Научный редактор в.В. Крылов
- •Предисловие
- •Лабораторная работа 1 Исследование переходных процессов в цепях первого порядка
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 2 Исследование переходных процессов в цепях второго порядка
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 3 Исследование цепей при гармоническом воздействии
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4 Входные и передаточные характеристики цепи
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 Исследование резонанса в одиночном контуре
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Исходные данные по вариантам к работе 5
- •Лабораторная работа 6
- •Лабораторная работа 7 Анализ прохождения сигнала в линейной цепи спектральным методом
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8
- •Приложение 2
- •Схемы и таблица исходных данных к лабораторной работе 8
- •Варианты схем для лабораторной работы 8
Контрольные вопросы
Чем принципиально отличаются переходные процессы в цепях второго порядка от процессов в цепях первого порядка?
Что такое добротность цепи второго порядка и логарифмический декремент затухания?
Какие режимы возможны в цепях второго порядка и чем они определяются?
Почему в реальных цепях колебания в цепи при импульсном воздействии с течением времени уменьшаются по амплитуде?
Запишите выражение для постоянной времени цепи через добротность. Как влияет добротность на длительность переходных процессов?
Как влияет величина внутреннего сопротивления источника на длительность переходных процессов в последовательном и параллельном контурах?
На что и как повлияет подключение омического сопротивления параллельно какому-нибудь реактивному элементу контура?
Как может выглядеть реакция колебательного контура при добротности Q =5 ÷10 на воздействие импульса прямоугольной формы, если момент окончания импульса придется на целое или нецелое число периодов затухающих колебаний?
Какими физическими процессами вызвано появление колебаний в контуре при воздействии в виде перепада тока или напряжения?
Лабораторная работа 3 Исследование цепей при гармоническом воздействии
Цель работы:измерения в цепях при гармоническом воздействии и проверка законов Ома и Кирхгофа.
Задание 1
Для цепи своего варианта рассчитайте комплексные амплитуды токов ветвей и падения напряжения на всех элементах цепи. Примите амплитуду колебаний входного воздействия 10 В, начальную фазу равную нулю, а круговую частоту - 0,9 от резонансной частоты цепи. Схемы по вариантам и номиналы элементов даны в прил. 2.
Проверьте выполнение первого и второго законов Кирхгофа.
Постройте качественно векторную диаграмму токов и напряжений в цепи.
Задание 2
Смоделируйте заданную цепь и продумайте эксперимент по измерению токов и напряжений в цепи с помощью вольтметров, амперметров, осциллографа или BodePlotter. Важно понимать, как можно измерить напряжение или ток с учетом заземления одного из выводов прибора. При гармоническом воздействии значение суммы токов или напряжений зависит не только от амплитуды колебаний, но и от разности фаз токов или напряжений. Поэтому необходимо тщательно продумать, как вы будете подключать фазометр (роль которого может выполнятьBodePlotter) для измерения фаз токов или напряжений. Обычно удобно измерять разности фаз токов/напряжений относительно входного напряжения цепи, а затем определять элементарным вычислением начальные фазы или разности фаз для всех токов и/или напряжений.
С помощью необходимых вам приборов измерьте напряжения и токи (их амплитудные или действующие значения и начальные фазы).
Проверьте выполнение законов Кирхгофа для измеренных величин и сравните их с расчетными значениями.
Подключив осциллограф, убедитесь, что напряжения на любом участке цепи остаются гармоническими по форме.
Контрольные вопросы
При импульсном воздействии в цепях с реактивными элементами форма выходного сигнала меняется по сравнению с входным воздействием. Чем можно объяснить то, что при гармоническом воздействии форма токов и напряжений на любом участке цепи остается гармонической?
В чем заключается метод комплексных амплитуд? Каков алгоритм анализа цепей методом комплексных амплитуд?
Как переходить от мгновенных значений токов/напряжений к их комплексным амплитудам?
Как записать мгновенное значение тока/напряжения, если комплексная амплитуда задана в алгебраическом виде: а) с отрицательной реальной частью? б) с положительной реальной частью?
Что такое векторная диаграмма токов и напряжений и что по ней можно определить?
Что такое реальное и комплексное сопротивление элементов или участков цепи? Как записываются сопротивления (импедансы) цепи в комплексном виде?
Как рассчитывается мощность в цепи гармонического тока? Что такое активная и реактивная мощности? Почему они зависят от разности фаз?
Что такое амплитудное, среднее и действующее значения гармонического тока?