Главная страница
Навигация по странице:

  • Лабораторная работа № 3 "Исследование резонанса токов" Цель работы

  • Лабораторная работа № 4 "Исследование свойств полупроводниковых диодов" Цель работы

    		•

    Три лабораторные работы. Лабораторные работы. Лабораторная работа 2 "Исследование разветвленной цепи постоянного тока с двумя источниками эдс"


    Скачать 401.1 Kb.
    НазваниеЛабораторная работа 2 "Исследование разветвленной цепи постоянного тока с двумя источниками эдс"
    АнкорТри лабораторные работы
    Дата25.08.2022
    Размер401.1 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛабораторные работы.docx
    ТипЛабораторная работа
    #653370

    Лабораторная работа № 2

    "Исследование разветвленной цепи постоянного

    тока с двумя источниками ЭДС"

    Цель работы. Экспериментальная проверка метода узловых потенциалов. Экспериментальная проверка метода эквивалентного генератора.
    Соберём заданную электрическую схему в программе Multisim (Рис 2.1)

    Дано












    Рис 2.1

    Укажем на схеме направления токов и замкнём ключи К1 и К2, показания амперметров занесём в таблицу 2.1
    Таблица 2.1

    Измерено

    Е1, В
    Е2, В
    I1, мА
    I2, мА
    I3, мА

    10
    15
    100
    100
    7,692


    Отрицательный зажим вольтметра подключим к точке а, а положительным выводом измерим потенциалы точек b, c, d. (Рис 2.2).



    Рис 2.2

    Приняв потенциал точки «а» равным нулю, методом узловых потенциалов вычислим потенциалы точек b, c, d и величину токов в ветвях.














    Результаты измерений и расчётов занесём в таблицу 2.2

    Таблица 2.2

    Измерено
    Вычислено

    φа.

    В
    φb.

    В
    φc.

    В
    φd.

    В
    φа.

    В
    φb.

    В
    φc.

    В
    φd.

    В
    I1,

    мА
    I2,

    мА
    I3,

    мА

    0
    10
    0,0
    -15
    0
    10
    0
    -15
    100
    100
    0,0


    Найдём ток в ветви са методом эквивалентного генератора, для этого разомкнём ветвь са и измерим напряжение Uxxca,



    затем закоротим сопротивление R3 и измерим ток IK3



    Внутреннее сопротивление генератора



    Величина тока в третьей ветви



    Сравнивая этот ток с измеренным, видим, что они совпадают
    1. Ветвью называется участок цепи, состоящий из одного или нескольких элементов, вдоль которого течёт один и тот же ток.

    Узлом называется соединение трёх или большего количества ветвей.

    Контуром называется любой замкнутый путь, который проходит по нескольким ветвям.

    2. При расчёте методом узловых потенциалов потенциал одного из узлов принимают за ноль, и рассчитывают потенциалы других узлов. Далее по закону Ома определяют величину токов в ветвях.

    3.










    4. Для этого нужно разорвать эту цепь и определить величину напряжения эквивалентного генератора на разорванных точках, далее нужно мысленно закоротить все источники ЭДС в оставшейся цепи, исключить из схемы источники тока и определить величину входного сопротивления оставшейся цепи относительно разорванных точек. Далее нужно разделить потенциал на входное сопротивление и получим величину тока в этой отдельной ветви.
    5. Для экспериментального определения напряжения эквивалентного генератора нужно разорвать определяемую ветвь и измерить напряжение в точках разорванной цепи.
    Лабораторная работа № 3

    "Исследование резонанса токов"

    Цель работы: исследовать явление резонанса токов в электрической цепи с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора. Уяснить сущность и практическую целесообразность компенсации сдвига фаз.

    Соберём цепь в программе Multisim (Рис 3.1)

    Дано











    Рис 3.1

    Снимем показания приборов для различных значений ёмкости конденсатора. По данным опытов рассчитаем косинусы углов сдвига фаз всей цепи и на катушке, активную и индуктивную составляющие тока катушки. Результаты измерений внесём в таблицу 3.1
    Таблица 3.1

    №

    пп
    С,

    мкФ
    U,

    B
    I,

    A
    IK,

    A
    IC,

    A
    P,

    Bm
    cosφ
    cosφK
    IR,

    A
    IL,

    A

    1
    0
    220
    0,365
    0,365
    0
    59,95
    0,747
    0,747
    0,365
    0,365

    2
    2
    220
    0,291
    0,365
    0,140
    59,95
    0,936
    0,747
    0,365
    0,365

    3
    4
    220
    0,275
    0,365
    0,280
    59,96
    0,991
    0,747
    0,365
    0,365

    4
    6
    220
    0,325
    0,365
    0,420
    59,96
    0,838
    0,747
    0,365
    0,365

    5
    8
    220
    0,418
    0,365
    0,560
    59,95
    0,651
    0,747
    0,365
    0,365

    6
    10
    220
    0,532
    0,365
    0,700
    59,96
    0,412
    0,747
    0,365
    0,365

    7
    12
    220
    0,658
    0,365
    0,840
    59,95
    0,415
    0,747
    0,365
    0,365

    8
    14
    220
    0,786
    0,365
    0,980
    59,95
    0,347
    0,747
    0,365
    0,365

    9
    16
    220
    0,919
    0,365
    1,120
    59,95
    0,297
    0,747
    0,365
    0,365

    10
    6,93
    220
    0,365
    0,365
    0,485
    59,96
    0,747
    0,747
    0,365
    0,365



    Построим в масштабе векторные диаграммы для случаев недокомпенсации, резонанса и перекомпенсации



    Рис 3.2 Векторная диаграмма напряжения и токов при недокомпенсации (С=2 мкФ)

    Рис 3.3 Векторная диаграмма напряжения и токов при резонансе токов

    (С=6,93 мкФ)


    Рис 3.4 Векторная диаграмма напряжения и токов при перекомпенсации (С=14 мкФ)
    Построим график зависимости полного тока от ёмкости конденсатора (Рис 3.5)

    Величина ёмкости, при которой наступает резонанс равна 6,93 мкФ


    Рис 3.5 График зависимости полного тока от ёмкости конденсатора
    1 Резонанс токов может наступить в цепях, содержащих индуктивность и ёмкость в параллельных ветвях.

    2 Резонанс токов наступает при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений в параллельных ветвях.

    3. В этом случае полный ток равен входному напряжению, делённому на активное сопротивление цепи.

    4. Между вектором входного напряжения и вектором тока в цепи имеется угол сдвига, уменьшение этого угла является компенсацией сдвига фазы. В электрической ветви протекает активная и реактивная составляющая тока, при компенсации реактивной составляющей, уменьшаются потери в цепи.

    5. Активная, индуктивная и ёмкостная составляющая токов при недокомпенсации, резонансе и перекомпенсации алгебраически складывается и получается результирующий ток, протекающий в цепи.
    Лабораторная работа № 4

    "Исследование свойств полупроводниковых диодов"
    Цель работы: знакомство с возможностями программы для моделирования электронных цепей и приобретение практических навыков работы с ней; исследование вольтамперных характеристик диода и стабилитрона.

    Соберём электрическую цепь (Рис 4.1) и снимем вольтамперную характеристику диода 1N4001. Данные измерений занесём в таблицу 4.1



    Рис 4.1

    Таблица 4.1 (Прямое приложение напряжения)

    I, A
    0
    0,0035
    0,024
    0,147
    0,664
    1,796
    3,370
    5,184

    U, B
    0
    0,6
    0,7
    0,8
    0,9
    1,0
    1,1
    1,2


    Таблица 4.1 (Обратное приложение напряжения)

    I, мкA
    0
    -1,032
    -2,032
    -3,032
    -4,032
    -5,032
    -155

    U, B
    0
    -10
    -20
    -30
    -40
    -50
    -60


    Используя данные таблиц построим вольтамперную характеристику диода 1N4001 (Рис 4.2)


    Рис 4.2
    Соберём электрическую цепь (Рис 4.3) и снимем вольтамперную характеристику стабилитрона 1N4728. Данные измерений занесём в таблицу 4.3



    Рис 4.3
    Таблица 4.3 (Прямое приложение напряжения)

    I, мкA
    0
    0,01
    0,031
    0,579
    26
    1253
    60000
    2587000

    U, B
    0
    0,1
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5
    0,6
    0,7


    Таблица 4.3 (Обратное приложение напряжения)

    I, мкA
    0
    -0.02
    -0,06
    -0,1
    -0,14
    -0,18
    -0,22
    -0.26
    -1,00
    -1605
    ∞

    U, B
    0
    -0.2
    -0,6
    -1,0
    -1,4
    -1,8
    -2,2
    -2.6
    -3.0
    -3,2
    -3,4


    Используя данные таблиц построим вольтамперную характеристику стабилитрона 1N4728 (Рис 4.3)

    Рис 4.3
    Соберём электрическую цепь (Рис 4.4) и снимем вольтамперную характеристику электролюминесцентного диода green LED. Данные измерений занесём в таблицу 4.4



    Рис 4.4
    Таблица 4.4 (Прямое приложение напряжения)

    I, мкA
    0
    0,02
    0,04
    0,06
    0,08
    0,1
    0,25
    1,82
    22000
    288000
    ∞

    U, B
    0
    0,2
    0,4
    0,6
    0,8
    1,0
    1.2
    1,4
    1,6
    1,8
    2,0


    Таблица 4.4 (Обратное приложение напряжения)

    I, мкA
    0
    -1
    -2
    -3
    -4
    -5
    -6
    -∞

    U, B
    0
    -10
    -20
    -30
    -40
    -50
    -60
    -70


    Используя данные таблиц построим вольтамперную характеристику электролюминесцентного диода green LED (Рис 4.4)

    Рис 4.4

    1. Полупроводник n-типа имеет примесную природу и проводит электрический ток подобно металлам. Примесные элементы, которые добавляют в полупроводники для получения полупроводников n-типа, называются донорными. Термин «n-тип» происходит от слова «negative», обозначающего отрицательный заряд, переносимый свободным электроном.

    2. Ток в полупроводниках образуется за счёт свободных электронов в полупроводниках n-типа и положительными зарядами (дырками) в полупроводниках р-типа

    3. Различают прямое и обратное смещение. При прямом смещении положительный потенциал подается на область p-типа, в этом случае внешнее электрическое поле (от источника напряжения) направлено противоположно тому полю, которое существует внутри перехода.

    4. При обратном смещении отрицательный потенциал подается, соответственно, на область n-типа: В этом случае внешнее электрическое поле также направлено противоположно тому полю, которое существует внутри перехода.

    5. Если к электродам диода подключить источник постоянного напряжения: на вывод анода «плюс» а на вывод катода «минус», то диод окажется в открытом состоянии и через него потечет ток, величина которого будет зависеть от приложенного напряжения и свойств диода.

    При такой полярности подключения электроны из области n-типа устремятся навстречу дыркам в область p-типа, а дырки из области p-типа двинутся навстречу электронам в область n-типа. На границе раздела областей, называемой электронно-дырочным или p-n переходом, они встретятся, где происходит их взаимное поглощение или рекомбинация.

    Обратное включение диода. В этом случае электроны в области n-типа станут перемещаться к положительному полюсу источника питания, отдаляясь от p-n перехода, и дырки, в области p-типа, также будут отдаляться от p-n перехода, перемещаясь к отрицательному полюсу источника питания. В результате граница областей как бы расширится, отчего образуется зона обедненная дырками и электронами, которая будет оказывать току большое сопротивление. Но, так как в каждой из областей диода присутствуют неосновные носители заряда, то небольшой обмен электронами и дырками между областями происходить все же будет. Поэтому через диод будет протекать ток во много раз меньший, чем прямой, и такой ток называют обратным током диода. Как правило, на практике, обратным током p-n перехода пренебрегают, и отсюда получается вывод, что p-n переход обладает только односторонней проводимостью.

    1. Потому что стабилитрон работает в режиме пробоя, то есть в режиме обратного смещения они не проводят ток до тех пор, пока приложенное напряжение не достигнет или не превысит так называемого напряжения стабилизации, и в этот момент стабилитрон способен проводить значительный ток и при этом будет пытаться ограничить напряжение, падающее на нем, до значения напряжения стабилизации. Пока мощность, рассеиваемая этим обратным током, не превышает тепловых ограничений стабилитрона, стабилитрон не будет поврежден.

    написать администратору сайта