4.1. На лабораторном модуле собрать схему рис. 1, установив значения                   R = 500 Ом, L = 50 мГн и подключить её к генератору импульсов прямоугольной формы .

4.2. Включить генератор   прямоугольных импульсов и подключить  его к каналу Х осциллографа (или ПК). Установить частоту следования импульсов   200 Гц   (T=5 мс)  и  напряжение  e ( t ) = (0,5-1,0) В  по заданию преподавателя.

Длительность импульса регулируется резистором «ДЛИТ», а амплитуда – переменным резистором . Отрегулировать настройку развертки и усиления канала Х осциллографа, чтобы на экране помещался один – два периода    ЭДС     e ( t ).

4.3. Снять осциллограммы  i ( t )  и u_L ( t ). Для этого канал  осциллографа следует подключить соответственно к элементу  R  или  L .

4.4. Определить по снятым осциллограммам начальные и установившиеся значения исследуемых величин, постоянные времени. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

4.5. Изменить значение R, сначала увеличив его (R = 800 Ом), а затем уменьшив (R = 200 Ом) при прочих неизменных параметрах. Изобразить полученные зависимости в одних осях с соответствующими графиками по п. 4. 3.

4.6. Собрать электрическую цепь по схеме 4, установив R =2 кОм,                 С=50 нФ.

4.7. Снять осциллограммы тока i ( t ) и напряжения на ёмкости u_C ( t ).

4.8. Определить по снятым осциллограммам начальные и установившиеся значения исследуемых величин, постоянные времени. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

4.9. Изменить значение R, сначала увеличив его (R = 3 кОм), а затем уменьшив (R = 1 кОм) при прочих неизменных параметрах. Изобразить полученные зависимости в одних осях с соответствующими графиками по п. 4. 7.

5. Контрольные вопросы

5.1. Объяснить причины возникновения переходных процессов.

5.2. Сформулировать законы коммутации.

5.3. В чем суть классического метода расчета переходных процессов?

5.4. Дать определение зависимых начальных условий.

5.5. Как по графикам определить постоянную времени? Каков её физический смысл?

5.6. Как составляется характеристическое уравнение и для чего оно необходимо?

5.7. От чего зависит порядок электрической цепи?

5.8. Записать решение для тока в общем виде для цепи рис.1 и решение для напряжения на емкости для цепи рис. 6 при решении задачи классическим методом.

5.9. Определить длительность переходного процесса для цепи рис. 1, если R = 1 Ом, L = 1 Гн и для цепи рис. 6, если R = 10 кОм, C = 1 мкФ.

Лабораторная работа №6

Исследование переходных процессов в RLC-цепях

Цель работы

Экспериментальные и теоретические исследования переходных процессов в линейных электрических цепях второго порядка с двумя реактивными элементами.

Краткая теория

Рассмотрим  переходный     процесс  в    электрической   цепи   при периодическом  подключении  её   с   помощью ключа   K  (см. рис. 1)   к источнику ЭДС. Это   позволяет  вырабатывать   прямоугольные   импульсы напряжения,    действующие    на    R , L , C-цепь.  Воздействие    импульса длительностью,  превышающей  время переходного процесса   электрической цепи, можно  рассматривать   как воздействие  на  цепь  постоянной ЭДС Е. После  окончания  действия   импульса,  во  время   паузы, напряжение отсутствует,  и  этот  режим  работы  цепи  будет  соответствовать  мгновенному переключению ключа K из положения 1 в положение 2. При этом заряженный конденсатор будет разряжаться. Таким образом, переходные   процессы в рассматриваемой R, L, C-цепи   при     воздействии прямоугольных импульсов следует рассматривать в двух режимах:

- включение электрической цепи под действие постоянного напряжения (рис. 1);

- разряд заряженного до напряжения E конденсатора через цепь R, L (рис. 5).

За счет применения электронного ключа и периодического переключения его из положения 1 в положение 2 и наоборот, появляется возможность наблюдать на экране осциллографа неподвижные осциллограммы для этих режимов.