Расчет общего сопротивления.
Сведения из теории. Общее сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме сопротивлений отдельных резисторов. R общ. = R 1 + R 2 + R 3 +......+ Rn . В последовательной цепи по всем резисторам течет один и тот же ток. Падение напряжения на резисторе прямо пропорционально величине сопротивления каждого резистора, поэтому последовательная цепь делит общее напряжение, подаваемое на вход схемы, на напряжения прямо пропорциональные величине каждого отдельного резистора , а сумма падений напряжений на каждом резисторе равна входному напряжению. Суммарное падение напряжение равно U общ.= U 1 + U 2 + U 3 +......+ Un . Можно сказать по другому. Общая работа, проводимая током на всех участках последовательной цепи равна сумме работ на отдельных ее участках, а работа тока на каждом отдельном участке прямо пропорциональна величине его сопротивления.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению сопротивлений и напряжений, свойства последовательной цепи, способ деления напряжения резисторами последовательной цепи, попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
|
|
1.Записать тему и зарисовать схему в тетрадку. Выбрать резисторы сопротивлением в пределах 10кОм> R > 10 Ом.
2.Измерить омметром каждый из резисторов и записать его значение в омах в тетрадь.
R1 =... R2 =... R3 =... R4 =... R5 =... R6 =... R7 =...
3.Определить общее сопротивление по формуле
Rвх = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7
4.Собрать схему на макетной плате и измерить общее сопротивление Rизм омметром. Сравнить рассчитанное и измеренное сопротивления.
Rвх = ................ Rвх изм = ................
6.Подать напряжение с источника питания (Uобщ), измерить общее напряжение и напряжение на каждом резисторе.
U1 =... U2 =... U3 =... U4 =... U5 =... U6 =... U7 =... U общ изм.= .......
7.Просуммировать измеренные напряжения. Un
U общ = U1 + U2 + U3 + U4 + U5 + U6 + U7
U общ = ..........
| Номер измерения n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| R измеренное | |||||||
| U измеренное |
8. Сравнить рассчитанные значения сопротивлений с измеренными значениями и записать в тетрадь выводы.
Примечание. Жирным шрифтом выделены ключевые слова или термины, курсивом – слова на которые необходимо обратить внимание.
Вопросы:
1. Какая электрическая цепь называется последовательной? Какие цепи бывают?
2. Какая электрическая цепь называется делителем напряжения?
3. Как делится общее напряжение по сопротивлениям, которые включены последовательно? Почему делится именно так, а не иначе?
4. Одинакова ли величина тока проходящего по разным резисторам этой электрической цепи? Почему?
5. Чему равна сумма падений напряжений по всем резисторам этой электрической цепи? Почему?
6. В каких единицах измеряется напряжение?
7. Справедливы ли утверждения:
Падение напряжения на каждом резисторе пропорционально его сопротивлению!
Сила тока по всем резисторам одинакова! Если да, то почему?
Сумма падений напряжений на резисторах равна входному напряжению!
Сумма сопротивлений резисторов равна общему сопротивлению схемы!
Общее напряжение на схеме делится пропорционально сопротивлениям резисторов!
8. Какая пропорция между сопротивлением участка цепи и падением напряжения на нем, прямая или обратная?
Используемое оборудование
1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.
2. Амперметр (Ампервольтомметр) - один.
3. Омметр (Ампервольтомметр) - один.
4. Калькулятор.
5. Блок питания.
6. Резистор постоянный - 7 штук
7. Соединительные концы.
8. Макетная плата.
9. Паяльник, припой, флюс.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12
Параллельное соединение. Проводимость. Расчет общего сопротивления.
Сведения из теории. Проводимостью (G) называется свойство материала обратное сопротивлению, то есть свойство материала проводить ток с наименьшим сопротивлением. G = 1/R Проводимость измеряется в Сименсах. Общая проводимость параллельно соединенных резисторов равна сумме проводимостей отдельных резисторов:
Gобщ. = 1/Rобщ. = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +....+ 1/Rn = G1 + G2 + G3 + ....+ Gn
Соединение проводников имеющих три конца (входа и выхода тока) и более называется электрическим узлом. Параллельная цепь содержит два узла соединений.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению сопротивлений, закрепить правило расчета общего сопротивления в параллельной цепи, попрактиковаться в соединении деталей методом пайки. Закрепить понятие проводимости.
|
|
1.Записать тему и зарисовать схему в тетрадку.
Выбрать R > 100 Ом.
2.Измерить омметром каждый из резисторов и записать его значение в омах.
R1 =... R2 =... R3 =...
R4 =... R5 =... R6 =...
R7 =... Rвх =...
3.Определить проводимости каждого из резисторов в Сименсах.
4.Определить общую проводимость в Сименсах.
Gвх(Сим.) = G1 + G2 + G3 + G4 + G5 + G6 + G7
5.Определить общее сопротивление
| Номер измерения n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| G расчетное (Сим) | |||||||
| I измеренное(Ампер) |
7.Измерить токи на каждом резисторе и на входе схемы. Измерить напряжение.
8.Просуммировать токи, проходящие по резисторам, сравнить с общим током. Сравнить Rвх измеренное с расчетным.
9.Записать результаты измерений и свои выводы в тетрадку.
Примечание. Жирным шрифтом выделены ключевые слова или термины, курсивом – слова на которые необходимо обратить внимание.
Вопросы:
1. Что называется проводимостью?
2. Объяснить, почему сумма проводимостей по резисторам равна общей проводимости всей цепи? В каких единицах измеряется проводимость?
3. Можно ли утверждать, что общая проводимость по всем ветвям параллельной электрической цепи равна сумме проводимостей каждой из этих цепей?
4. Можно ли утверждать, что сумма токов по всем ветвям параллельной электрической цепи равна общему току на входе этой цепи?
5. Можно ли утверждать что напряжение на всех ветвях параллельной электрической цепи одинаково и равно общему напряжению на входе этой цепи? В каких единицах измеряется напряжение?
6. Что называется электрическим узлом?
7. Какое соединение элементов или электрических цепей называется параллельным?
Используемое оборудование
1. Амперметр (Ампервольтомметр) - один.
2. Омметр (Ампервольтомметр) - один.
3. Калькулятор.
4. Блок питания.
5. Резистор постоянный - 7 штук
6. Соединительные концы.
7. Макетная плата.
8. Паяльник, припой, флюс.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13
Смешанное соединение резисторов. Определение общего сопротивления.
Сведения из теории. Электрическая цепь, имеющая участки последовательно и параллельно соединенных элементов называется цепью смешанных соединений. Общее сопротивление последовательно соединенных элементов равно сумме сопротивлений отдельных элементов цепи. R общ.= R 1 + R 2 + R 3 +....+ Rn. Общая проводимость параллельно соединенных элементов равно сумме проводимостей отдельных элементов. 1/ R общ.= 1/ R 1 + 1/ R 2 + 1/ R 3 +....+ 1/ Rn Сложное смешанное соединение всегда можно упростить, заменяя участки параллельно и последовательно соединенных элементов на один элемент равный им по сопротивлению. В практике бывает необходимым определить общее сопротивление смешанной цепи или ее элемента расчетом. Для определения общего сопротивления смешанной цепи необходимо разбить ее на участки параллельных и последовательных соединений, определить сопротивление этих участков и подставить в цепь вместо соответствующего участка резистор, с рассчитанным значением сопротивления упрощая этим схему электрической цепи. Соединение проводников в одной точке называется электрическим узлом. Сумма токов в узле равна нулю, потому что, сколько тока приходит в узел столько и уходит.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению сопротивлений, закрепить правило расчета общего сопротивления в смешанной цепи, попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
|
|
1.Записать тему и зарисовать схему в тетрадку. Подобрать резисторы из условия 10кОм>R> 100 Ом
2.Измерить сопротивления резисторов мультиметром и записать результаты в тетрадку.
3.Собрать схему на плате и определить расчетом сопротивление параллельно соединенных резисторов.
Измерить сопротивление Rпар. и сравнить с расчетным.
4.Теперь сопротивления R3 и R2 можно заменить в расчете сопротивлением Rпар. и получится цепь из последовательно соединенных сопротивлений R1 и Rпар.
Тогда Rобщ = R1 + Rпар.
5.Рассчитайте (Rобщ) и измерьте общее сопротивление ( Rобш. изм )цепи и сравните результаты.
6.Запишите результаты измерений и свои выводы в тетрадку.
Примечание. Жирным шрифтом выделены ключевые слова или термины, курсивом – слова на которые необходимо обратить внимание.
Вопросы:
1. Какое соединение элементов электрической цепи называется смешанным?
2. Что называется электрическим узлом?
3. Какое соединение элементов электрической цепи называется последовательным?
4. Какое соединение элементов электрической цепи называется параллельным?
5. Можно ли утверждать, что сумма токов в электрическом узле, состоящем из цепи R1, R2 и R3, равна нулю?
6. Можно ли утверждать, что напряжение на входе делится цепочкой R1 и Rпар. пропорционально величине их сопротивлений.
7. Почему результат расчета не точно совпадает с результатом измерений прибором?
8. Что называется электрическим узлом?
9. Каков порядок упрощения схемы электрической цепи?
10. Для чего упрощать схему электрической цепи?
11. Как получилась формула расчета сопротивления двух параллельно соединенных резисторов?
12. Чем похожи правила расчета сопротивления последовательно соединенных резисторов и проводимости параллельно соединенных резисторов?
Используемое оборудование
1. Омметр (Ампервольтомметр) - один. 2. Калькулятор.
3. Резистор постоянный - 3 штуки 4. Соединительные концы.
5. Макетная плата. 6. Паяльник, припой, флюс.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14
Мостовое соединение резисторов. Свойства моста.
Сведения из теории. Мостовой схемой называют две параллельных цепи последовательно включенных элементов. Если это резисторы, то схема соединений элементов представляет квадрат, стороны которого составлены из резисторов и называются «плечами» моста. При подключении источника питания в одну из диагоналей этого «квадрата» последовательные соединения резисторов образует два делителя напряжения. Если напряжение в средней точке одного делителя, составленного из двух резисторов (1), равно напряжению в средней точке другого делителя (2), то разность потенциалов (падение напряжения) между этими средними точками равна нулю и ток по цепи, соединяющей эти точки, не пойдет. Вольтметр или амперметр, включенные в эту цепь покажут нулевые значения напряжения или тока. Такое состояние моста, когда разность потенциалов равна нулю, называется равновесным или сбалансированным, и возникает только при условии R1 / R2 = R31 / R32 или R1 x R32 = R2 x R31. Произведения величин сопротивлений противоположных плеч у сбалансированного моста равны. Для изменения сопротивлений плеч вместо двух резисторов делителя можно поставить переменный резистор, который этой схеме состоит как бы из двух резисторов (R31 и R32), которые делят входное напряжение (Uвх.) каждый пропорционально величине своего сопротивления, а сумма этих напряжений на резисторах равна Uвх. Здесь переменный резистор включен как делитель напряжения и изменяет потенциал напряжения на движущемся электроде пропорционально его перемещению, или говорят, что он включен как потенциометр.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению сопротивлений, закрепить знание свойств мостовой схемы. Познакомится с использованием переменного резистора в качестве делителя напряжения (потенциометра), исследовать свойства мостовой схемы. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
|
|
1.Записать тему и зарисовать схему в тетрадку. Выбрать R > 100 Ом., а R1/R2 ≤ 10.
R1 =.... Ом.
R2 =.... Ом.
2.Собрать схему и подать входное напряжение U вх. (подключить источник питания).
3.Вращая ручку переменного сопротивления добиться нулевого показания вольтметра включенного в диагональ моста (сбалансировать мост). Измените, напряжение Uвх. и вновь снимите показания вольтметра включенного в диагональ моста.
4.Отключите входное напряжение U вх и измерьте значения сопротивлений R31 =.... Ом. R32 =.... Ом. отключив потенциометр от схемы. На переменном резисторе это сопротивления между подвижным и неподвижным контактом с каждой стороны.
5.Произведите расчет по формулам:
R 31 = ( R 1 x R 32)/ R 2 и R 32 = ( R 2 x R 31)/ R 1 R31 =......... R32 = ..........
R 1 x R 32 = ......... R 2 x R 31 = ............
Сравните полученные результаты.
6.Запишите результаты измерений и расчетов в тетрадь.
Вопросы:
1. Какая схема называется электрическим мостом?
2. Что такое «плечи моста» и «диагональ моста»?
3. Каковы условия равновесия моста?
4. Почему переменное сопротивление в этой схеме можно назвать делителем напряжения?
5. Изменяется ли баланс моста при изменении напряжения питания, почему?
6. Каким будет напряжение в диагонали моста, если все сопротивления резисторов составляющих мост будут равны?
7. В каких единицах измеряется напряжение. Как называется прибор, измеряющий напряжение?
8. Изменится ли баланс моста, если изменить питание схемы с постоянного тока на переменный ток?
9. Может ли сумма падений напряжения на плечах моста превышать напряжение питания?
10. Когда резистор переменного сопротивления называется потенциометром?
Используемое оборудование
1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.
3. Омметр (Ампервольтомметр) - один.
4. Калькулятор.
5. Блок питания с регулированием выходного напряжения.
6. Резистор постоянный - 2 штуки
7. Резистор переменный - 1 штука
8. Соединительные концы.
9. Макетная плата.
10. Паяльник, припой, флюс.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15
Свойства конденсатора.
Сведения из. теории: Устройство, предназначенное для накопления электрических зарядов, называется конденсатором. Основные свойства конденсатора заряд и разряд. Заряд конденсатора - накопление электрических зарядов при подключении к источнику питания. Разряд – расход (уравновешивание) количества разноименных зарядов на обкладках при подсоединении к внешней пассивной электрической цепи. Пассивной электрической цепью называется соединение элементов не имеющее источников питания. Конденсатор, в момент разряда, становится источником питания. Физически конденсатор представляет собой два рядом расположенных проводника объединенных в одном корпусе, не имеющих электрического соединения между собой называемых обкладками конденсатора. Способность накапливать заряды оценивается емкостью конденсатора. Емкость - это количество электрических зарядов, отнесенное к напряжению между обкладками конденсатора, измеряется в Фарадах. Емкость конденсатора зависит от площади обкладок конденсатора и расстояния между ними. Характеристиками конденсатора являются емкость и максимальное напряжение между обкладками, до которого его можно заряжать. Такое напряжение называется рабочим. Время заряда и разряда конденсатора зависит только от емкости конденсатора и сопротивления цепи, по которой происходит заряд (разряд) конденсатора, называется постоянной времени заряда (разряда). Постоянная времени разряда идеального конденсатора не зависит от величины напряжения заряда и тока. t = C x R t - в секундах. С - в Фарадах. R - в Омах. Напряжение на емкости измеряется вольтметром, имеющим входное сопротивление и оказывающим им влияние на точность измерения времени. Входным сопротивлением называется внутреннее сопротивление измерительного прибора, измеренное на его входных клеммах.
Цель работы: Проверить, изменяется ли время заряда и разряда о величины поданного напряжения. Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению напряжений, усвоить понятия емкости, единицы измерения емкости, постоянной времени заряда (разряда) конденсатора. Попрактиковаться в соединения деталей методом пайки.
|
|
1. Выбрать напряжение и источник питания для заряда конденсатора. U вход. должно быть меньше рабочего напряжения конденсатора.
2. Определить величину сопротивления из соображений длительности разряда более 20 секунд, иначе измерение времени будет неточным. R1 должно быть меньше входного сопротивления вольтметра в 10 раз.
3. Собрать схему и подключить к конденсатору вольтметр с пределом измерений немного большим, чем U входное.
4. Определить конечное напряжение разряда из формулы Uк. = 0,35 U вход.
Раза рядить конденсатор, кратковременно замкнув его выводы.
5. Зарядить конденсатор, включив ключ Кл. и проверить напряжение заряда по вольтметру.
6. Одновременно включить секундомер и выключить Кл. наблюдая за снижением напряжения по вольтметру.
7. Выключить секундомер при снижении напряжения до Uк.
8. Провести эксперимент три раза и взять среднее значение.
9.Провести эксперимент при другом напряжении.
| U (Вольт) | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 | 15 | 20 | 20 | 20 |
| t (сек.) |
10. Увеличить сопротивление в два раза и повторить измерения.
Запишите результаты измерений и свои выводы в тетрадку.
ВОПРОСЫ:
1. Какой элемент электрической цепи называется конденсатором?
2. Назовите основные характеристики конденсатора.
3. Что произойдет если увеличить разрядное сопротивление в два раза?
4. Что произойдет, если входное сопротивление вольтметра будет равно разрядному сопротивлению?
5. Одинаково ли время разряда при разных напряжениях, и неизменных емкости и сопротивлении резистора.
6. Что называется постоянной времени заряда (разряда) и от чего зависит ее величина?
7.Что такое «емкость конденсатора»?
8.Каковы основные свойства конденсатора?
9.В каких единицах измеряется емкость конденсатора?
10.Что называется обкладками конденсатора, сколько их?
11. Какая электрическая цепь называется пассивной?
Используемое оборудование
1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.
2. Блок питания постоянного напряжения с регулированием.
3. Калькулятор.
4. Секундомер.
5. Резистор постоянный - 1 шт.
6. Конденсатор постоянной емкости не менее 50 мкФ. - 1 шт.
7. Соединительные концы.
8. Ключ соединительный (тумблер)
9. Макетная плата.
10.Паяльник, припой, флюс.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16
Определение емкости конденсатора методом измерения времени заряда и разряда.
Сведения из теории. Емкость конденсатора – характеристика его свойства накапливать электрические заряды на своих обкладках. Единица измерения емкости – Фарада (микроФарада, наноФарада, пикоФарада). Накопление электрических зарядов конденсатором называется зарядом, а расход зарядов – разрядом. В момент разряда конденсатор становится источником электрического тока. Время разряда конденсатора на пассивную электрическую цепь называется постоянной времени разряда. Пассивной электрической цепью называется соединение элементов не имеющее источников питания. Постоянная времени заряда и разряда конденсатора не зависит от величины напряжения заряда и тока, а зависит только от сопротивления и емкости конденсатора. t = C x R t - в секундах. С - в Фарадах. R - в Омах. Тогда измерив величину сопротивления разрядной цепи и времени разряда конденсатора можно определить его емкость
С(Фарад) = t(сек)/R(Ом).
Этот метод измерения, при котором измеряются величины входящие в формулу, а затем рассчитывается нужная величина называется косвенным методом измерения. Подобный метод измерения применим для конденсаторов большой емкости (в основном полярных), потому, что измерение времени с помощью секундомера возможно только более 5 секунд. Чем меньше время разряда, тем менее точно измерение.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению напряжений, освоить метод измерения емкости конденсатора методом измерения времени разряда и разрядного сопротивления. Практика соединения деталей методом пайки.
|
|
1. Выбрать напряжение и источник питания для заряда конденсатора. U вход. должно быть меньше рабочего напряжения конденсатора. R1 должно быть меньше входного сопротивления вольтметра в 10 раз.
2. Определить величину сопротивления из соображений длительности разряда в пределах 10-100 секунд, иначе измерение времени будет неточным. R1 должно быть меньше входного сопротивления вольтметра в 10 раз.
3. Собрать схему и подключить к конденсатору вольтметр с пределом измерений немного большим, чем U вход.
4. Определить конечное напряжение разряда из формулы Uк. = 0,35 U вход.
Разрядить конденсатор, кратковременно замкнув его выводы.
5. Зарядить конденсатор, включив ключ Кл. и проверить напряжение заряда по вольтметру.
6. Включить секундомер и выключить Кл. наблюдая за снижением напряжения по вольтметру.
7. Выключить секундомер при снижении напряжения до Uк. Записать результат измерений. Повторить измерения дважды. Если время разряда при неизменных условиях сильно отличается, повторить измерения третий раз, учесть в расчете близкие значения.
8. Рассчитать емкость конденсатора по формуле
9. Провести эксперимент три раза и взять среднее значение.
10.Запишите результаты измерений и свои выводы в тетрадку.
ВОПРОСЫ:
1. Какой метод измерения называется косвенным?
2.Что такое «емкость конденсатора»?
3. Какая электрическая цепь называется пассивной?
4. В каких единицах измеряется емкость?
5. Что произойдет если увеличить разрядное сопротивление в два раза?
6. Что произойдет если увеличить напряжение заряда конденсатора в два раза?
7. Что произойдет, если входное сопротивление вольтметра будет равно разрядному сопротивлению?
8. В каких единицах необходимо подставить значения времени и сопротивления в формулу, чтобы получить значение емкости в Фарадах?
9. Для каких конденсаторов применим метод измерения емкости по времени заряда и разряда конденсатора.
10. Что называется «постоянной времени разряда» конденсатора.
Используемое оборудование
1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.
2. Блок питания постоянного напряжения.
3. Калькулятор.
4. Секундомер.
5. Резистор постоянный - 1 штука
6. Конденсатор постоянной емкости - 1 штука
7. Соединительные концы.
8. Ключ соединительный (тумблер)
9. Макетная плата.
10.Паяльник, припой, флюс.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17
Параллельное соединение емкостей. Определение суммарной емкости конденсаторов методом измерения времени разряда.
Сведения из теории. Основное свойство конденсатора накопление электрических зарядов при подключении к источнику питания - заряд и разряд – уравновешивание количества разноименных зарядов на обкладках. Способность накапливать заряды оценивается емкостью конденсатора. Емкость - это количество зарядов, отнесенное к напряжению между обкладками конденсатора, измеряется в Фарадах (микрофарадах, нанофарадах, пикофарадах). Емкость конденсатора зависит от площади его обкладок и расстояния между ними. Изменение площади обкладок, следовательно, емкости, возможно механическим путем (сдвиганием и раздвиганием обкладок) или параллельным соединением отдельных конденсаторов. Механическое изменение площади обкладок применяется в конденсаторах переменной емкости, но их емкость сравнительно невелика 10-500пФ. Для изменения большой емкости используется параллельное соединение конденсаторов.
Время заряда и разряда емкости не зависит от величины напряжения заряда и тока, а зависит только от сопротивления цепи и емкости конденсатора, поэтому называется постоянной времени заряда для данных емкости и сопротивления. t = C x R t -в секундах. С -в Фарадах. R - в Омах. При параллельном соединении конденсаторов их величины их емкостей складываются, время разряда увеличивается пропорционально суммарной емкости.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению напряжений, освоить метод измерения суммы емкостей конденсаторов методом измерения времени разряда. Убедится, что общая емкость конденсаторов, при параллельном соединении, равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. Убедится, что постоянная времени разряда получившейся емкости на одно и тоже сопротивление - равна сумме отдельных постоянных времени. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
|
|
1. Выбрать напряжение и источник питания для заряда конденсаторов. U вход. должно быть меньше рабочего напряжения конденсатора.
2. Определить величину сопротивления из соображений длительности разряда в пределах 10-100 секунд, иначе измерение времени будет неточным. R1 должно быть меньше входного сопротивления вольтметра в 10 раз. R1 = ..........
3. Собрать схему с одним конденсатором С1наименьшим по емкости и подключить к нему вольтметр с пределом измерений немного большим, чем U вход.
4. Определить конечное напряжение разряда из формулы Uк. = 0,35 U вход.
5. Зарядить конденсатор, включив ключ Кл. и проверить заряд по вольтметру.
6. Одновременно включить секундомер и выключить Кл. наблюдая за снижением напряжения по вольтметру.
7. Выключить секундомер при снижении напряжения до Uк. Записать результаты измерений в таблицу. Повторить измерения дважды. Если время разряда при неизменных условиях сильно отличается, повторить измерения третий раз, записать близкие значения.
| Конденсатор | С1 | С1+С2 | С1+С2 | С1+С2+С3 | С1+С2+С3 |
| U (Вольт) | |||||
| t (сек.) | |||||
| Емкость(мкФ) |
8. Рассчитать емкость цепи конденсаторов по формуле:
9. Повторить пункты 5, 6, 7, 8 подсоединяя дополнительные конденсаторы и сравнивая расчетные значения с суммой емкостей указанных на корпусе подсоединенных конденсаторов.
10.Запишите результаты измерений и свои выводы в тетрадку.
ВОПРОСЫ:
1. Можно ли сказать, что время разряда увеличивается пропорционально общей емкости конденсаторов?
2. Что произойдет, если входное сопротивление вольтметра будет равно разрядному сопротивлению?
3. Что произойдет, если зарядное напряжение превысит значение напряжения указанное на одном из конденсаторов?
4. Можно ли сказать, что общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей включенных конденсаторов?
5. Можно ли сказать, что постоянная времени разряда параллельно соединенных конденсаторов равна сумме постоянных разряда отдельных конденсаторов?
6. В каких единицах измеряется электрическая емкость?
7. Как называется конденсатор, изменяющий свою емкость?
Используемое оборудование
1. Вольтметр (Ампервольтомметр) - один.
2. Калькулятор.
3. Блок питания постоянного напряжения.
4. Секундомер.
5. Резистор постоянный - 1 штука
6. Конденсатор постоянной емкости - 3 штуки
7. Соединительные концы.
8. Ключ соединительный (тумблер)
9. Макетная плата.
10.Паяльник, припой, флюс.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 18
Диод. Выпрямление переменного тока.
|
|
Сведения из теории. Диод – элемент электрических схем имеющий свойство пропускать ток в только одном (прямом) направлении. Под "прямым" направлением тока понимается движение зарядов от "плюса" к "минусу". Это свойство диодов используется для преобразования переменного тока, меняющего как направление, так и величину, в пульсирующий, который изменяет свою величину, но течет в одном направлении. На диод, включенный последовательно с нагрузкой, из источника переменного тока подается ЭДС. Когда полярность ЭДС совпадает с направлением пропускания тока диодом, ток течет через диод в нагрузку и возвращается к источнику тока. Когда полярность ЭДС не совпадает с направлением пропускания тока диодом, ток практически не течет. Устройства, преобразующие переменный ток в пульсирующий называются выпрямителями. Время полного цикла изменения направления тока называется периодом. Время, когда ток течет только в одном направлении, называется полупериодом. Схема выпрямителя, пропускающая ток только при одном полу периоде переменного напряжения называется однополупериодной. Для уменьшения пульсаций напряжения (Uвых.) после выпрямления подключают конденсатор Сф. который сглаживает пульсацию на выходе за счет имеющегося в нем заряда. Конкретный тип диода имеет предел по максимально пропускаемому тока и обратному напряжению, эти характеристики указываются в его техническом паспорте или справочнике. Обратное напряжение, прикладываемое к диоду равно максимальному (амплитудному) напряжению половины периода, плюс напряжение на конденсаторе, поэтому обратное напряжение диода должно определяться из условия:
Uобр > 1,41 x Uвх + Uo
где Uобр - обратное напряжение диода
Uвх - входное напряжение на выпрямитель
Uo - выходное напряжение с выпрямителя при наличии в цепи емкости, при отсутствии емкости Uo = 0.
При отсутствии в цепи емкости, однополупериодный выпрямитель вдвое уменьшает входное напряжение переменного тока, потому, что пропускает только одну половину периода напряжения и тока.
При выборе диода используют два условия:
1. Обратное напряжение Uобр. должно быть меньше или равно допустимому для данного диода обратному напряжению из справочных данных.
2. Ток, проходящий по диоду должен быть меньше или равен току допустимому для данного диода из справочных данных.
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению напряжений, закрепить знание свойств диодов. Познакомится с использованием диодов для уменьшения напряжения, свойствами однополупериодной схемы выпрямителя. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
1.Собрать схему с лампочкой на плате, предъявить преподавателю перед включением для проверки правильности монтажа. Зарисовать схему, записывать результаты и выводы в тетрадь.
2.Подключить схему к источнику питания переменного тока, измерить напряжение на лампочке ней (Uлн). Измерить напряжение на диоде (Uобр.д) и входе схемы (Uвх). Объяснить результат.
3. Подключить схему к источнику питания постоянного тока с напряжением равным напряжению лампочки, вначале "плюс к плюсу", а потом "минус к плюсу". Объяснить полученный результат.
4.Подключить схему к источнику питания переменного тока, заменив лампочку и подключив конденсатор параллельно ей, измерить напряжение на лампочке ней (Uлн). Измерить напряжение на диоде (Uобр.д) и входе схемы (Uвх). Объяснить результат.
5. Подключить схему к источнику питания постоянного тока с напряжением равным напряжению лампочки "плюс к плюсу", с конденсатором. Объяснить полученный результат.
ВОПРОСЫ
1. Как называется элемент электрической схемы пропускающий ток в одном направлении?
2. Какое направление электрического тока считается «прямым», а какое «обратным»?
3. Как протекают токи в выпрямителе (показать по схеме)?
4. Какие характеристики диода тебе известны?
5. Из каких условий подбирается диод по характеристикам?
6. Какие виды электрического тока тебе известны, чем они отличаются друг от друга?
7. Где образуется падение напряжения при "прямом" полупериоде, а где при "обратном"?
8. Можно ли использовать диод в качестве делителя напряжения при переменном токе на активной нагрузке? Возможно ли это при постоянном токе?
9. Почему при подключении схемы к источнику постоянного тока лампочка при совпадении полярности горит, а при несовпадении не горит?
10. Повысится ли напряжение на лампочке, если параллельно ей подключить конденсатор большой емкости при источнике питания переменного напряжения. Если да, то почему?
Используемое оборудование
1. Ампервольтомметр - один.
2. Лампочка накаливания. - одна
3. Диоды выпрямительные - 1 шт.
4. Соединительные концы.
5. Макетная плата.
6. Паяльник, припой, флюс.
7. Источник переменного тока - 1 шт.
8.Источник постоянного тока - 1 шт.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 18А
Диод. Выпрямление переменного тока.
Сведения из теории. Диод – элемент электрических схем имеющий свойство пропускать ток в только одном (прямом) направлении. Под "прямым" направлением тока понимается движение зарядов от "плюса" к "минусу". Это свойство диодов используется для преобразования переменного тока, меняющего как направление, так и величину, в пульсирующий, который изменяет свою величину, но течет в одном направлении. На диод, включенный последовательно с нагрузкой, из источника переменного тока подается ЭДС. Когда полярность ЭДС совпадает с направлением пропускания тока диодом, ток течет через диод в нагрузку и возвращается к источнику тока. Когда полярность ЭДС не совпадает с направлением пропускания тока диодом, ток практически не течет. Устройства, преобразующие переменный ток в пульсирующий называются выпрямителями. Время полного цикла изменения направления тока называется периодом. Время, когда ток течет только в одном направлении, называется полупериодом. Схема выпрямителя, пропускающая ток только при одном полу периоде переменного напряжения называется однополупериодной. Для уменьшения пульсаций напряжения (Uвых.) после выпрямления подключают конденсатор Сф. который сглаживает пульсацию на выходе за счет имеющегося в нем заряда.
Конкретный тип диода имеет предел по максимально пропускаемому тока и обратному напряжению, эти характеристики указываются в его техническом паспорте или справочнике.
При отсутствии в цепи емкости, однополупериодный выпрямитель вдвое уменьшает входное напряжение переменного тока, потому, что пропускает только одну половину периода напряжения и тока.
При выборе диода используют два условия:
1. Обратное напряжение Uобр. должно быть меньше или равно допустимому для данного диода обратному напряжению из справочных данных.
2. Ток, проходящий по диоду должен быть меньше или равен току допустимому для данного диода из справочных данных
Цель работы: Закрепить навыки работы с мультиметром по измерению напряжений, закрепить знание свойств диодов. Познакомится с использованием диодов для уменьшения напряжения, свойствами однополупериодной схемы выпрямителя. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки.
1.Собрать схему для исследования свойств, предъявить преподавателю перед включением для проверки правильности монтажа. Зарисовать схему, записывать результаты и выводы в тетрадь.
2. Подключить схему к источнику питания постоянного тока с напряжением равным напряжению лампочки, вариант 1, а потом вариант 2. Объяснить полученный результат
3.Подключить схему к источнику питания переменного тока, измерить напряжение на лампочках 1 и 2, а затем напряжение на источнике питания. Объяснить результат.
4.Подключить схему к источнику питания переменного тока, подключив конденсатор параллельно Лн1 или Лн2, измерить напряжение на лампочке. Объяснить результат.
ВОПРОСЫ
1. Как называется элемент электрической схемы пропускающий ток в одном направлении?
2. Какое направление электрического тока считается «прямым», а какое «обратным»?
3. Как протекают токи в выпрямителе (показать по схеме)?
4. Какие характеристики диода тебе известны?
5. Из каких условий подбирается диод по характеристикам?
6. Какие виды электрического тока тебе известны, чем они отличаются друг от друга?
7. Почему при подключении схемы к источнику постоянного тока лампочка при совпадении полярности горит, а при несовпадении не горит?
8. Повысится ли напряжение на лампочке, если параллельно ей подключить конденсатор большой емкости при источнике питания переменного напряжения. Если да, то почему?
Используемое оборудование
1. Ампервольтомметр - один.
2. Лампочка накаливания. - одна
3. Диоды выпрямительные - 1 шт.
4. Соединительные концы.
5. Макетная плата.
6. Паяльник, припой, флюс.
7. Источник переменного тока - 1 шт.
8.Источник постоянного тока - 1 шт.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 19
Использование электромагнитного и электрического полей. " Мигалка на реле"
Сведения из теории. В схеме используется свойство диода пропускать ток в одном направлении для преобразования переменного тока в пульсирующий, который изменяет свою величину, но течет в одном направлении. В реле используются также свойство катушки с проводом возбуждать (индуцировать) в пространстве магнитное поле при прохождении по проводу электрического тока. Магнитное поле – это среда, через которую осуществляется взаимодействие между магнитами. Такая катушка называется электромагнитом или индуктивностью. Свойство электромагнита - притягивать к себе магнитные материалы. В реле электромагнит притягивает к себе железную пластинку (якорь), которая в свою очередь, механически соединена с электрическими контактами, включающими и выключающими электрическую цепь. Реле – устройство, включающее или переключающее электрическую цепь под действием электрического тока. Конденсатор используется для накопления электрического заряда, необходимого для поддержания тока в катушке реле при отключении от источника от источника питания. Время заряда, или разряда конденсатора зависит только от его емкости и сопротивления цепи, по которой течет ток. Меняя емкость или сопротивление цепи можно изменять время заряда-разряда, а следовательно частоту включения и выключения реле..
Работа схемы: На вход устройства поступает переменная ЭДС. Диод, пропуская ток в одном направлении, одновременно заряжает конденсатор и подпитывает электромагнитную катушку реле. В начальный момент времени, ток заряжает конденсатор, постепенно повышая на нем и электромагнитной катушке реле напряжение. Балластный резистор R ограничивает ток заряда. После заряда конденсатора до напряжения срабатывания реле, электромагнит реле притянет якорь, и реле переключит свои контакты. Контакты реле бывают трех видов - нормально-замкнутые, нормально-разомкнутые и переключающие. В данной схеме используется переключающий контакт, но можно совместно использовать нормально-замкнутые и нормально-разомкнутые. Переключающий контакт, при срабатывании реле, замкнет цепь питания лампочки, и разорвет цепь питания электромагнита и конденсатора. Катушка реле питается энергией запасенной в конденсаторе, до тех пор, пока конденсатор не разрядится на до напряжения отпускания якоря реле. После разряда, катушка «отпустит» якорь, и он, с помощью соединенных с ним контактов, подключит цепь питания электромагнита реле и конденсатора, а также отключит лампочку. Далее процесс будет циклически повторяться до отключения устройства от источника питания.
Цель работы: Познакомиться с практическим использованием свойств диода для выпрямления переменного тока, использованием электромагнитных реле и конденсаторов в электронных схемах. Усвоить понятия индуктивность, якорь, реле, наименования контактов реле, принцип его работы, характеристики. Попрактиковаться в соединении деталей методом пайки, получить навык в работе с авометром.
Порядок работы:
1. Измерить сопротивление обмотки катушки электромагнита реле Rр.
2. Подключить реле к блоку питания и определить напряжение (Uср) срабатывания реле, или узнать его из паспортных данных.
3. Определить ток срабатывания реле по закону Ома. Iср. = Uср./ Rр.
4. Определить напряжение используемого источника питания.
5. Подобрать сопротивление балластного резистора исходя из условия :
Rб = Uпит./5*Iср , рассчитать его мощность Р = Uпит. * I ср.
6. Подобрать ближайшее по номиналу балластное сопротивление.
7.Подобрать диод исходя из условия Uобр. д > Uпит + Uср. Iд > 2*Iср.
8. Подобрать конденсатор исходя из условия Uc > Uср , С = Rб./ t где t - время заряда конденсатора (переключения реле).
9.Собрать схему на плате, предъявить преподавателю перед включением для проверки правильности монтажа.
10.Подключить схему к источнику питания, пронаблюдать за ее работой. Измерить напряжение вольтметром на входе (Uпит.), Лн1 и С. Объяснить результаты измерений .
|
|
ВОПРОСЫ
1. Какой выпрямитель используется в схеме одно или двухполупериодный?
2. Что называется электрическим полем?
3. В каком элементе схемы используются свойство электрических зарядов притягиваться через электрическое поле? Какие заряды притягиваются, одноименные или разноименные?
4.Что такое постоянная времени заряда, как она используется в работе схемы?
5. Через сопротивление, каких элементов схемы происходит заряд и разряд конденсатора?
6. Что называется магнитным полем?
7. Как используется в работе схемы электромагнит? При каком токе притяжение электромагнита сильнее, а когда слабее?
8. Что такое электромагнитное реле?
9. Какие основные характеристики диода, конденсатора и реле тебе известны?
10. Когда время заряда конденсатора будет равно времени его разряда?
11. Найди и покажи на схеме электрические узлы.
12. Какие виды контактов реле (по назначению) тебе известны?
13. По каким основным параметрам подбирается диод?
Используемое оборудование
1. Ампервольтомметр - один.
2. Реле электромагнитное переключающим контактом - одно.
3. Лампочка накаливания. - одна
4. Диоды выпрямительные - 1 шт.
5. Конденсаторы полярные - 1 шт.
6. Соединительные концы.
7. Макетная плата.
8. Паяльник, припой, флюс.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 20
Дата: 2018-12-28, просмотров: 681.
