Аппаратное и программное обеспечение

 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер). Графический манипулятор мышь. Программа Electronics Workbench 5.0.

 

Краткие теоретические сведения

Источник- это устройство, которое выдает в цепь электрическую энергию.Различают источники напряжения и источники тока. Сравнительный анализ которых приведен в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1. – Источники тока и напряжения

 

Источник напряжения	Источник тока
- это источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки	- это источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки
Е - ЭДС; Ri -внутреннее сопротивление       источника.	- ток источника тока

Чтобы получить источник тока на практике надо к источнику напряжения подключить очень большое внутреннее сопротивление (R_i =10 кОм).

Рисунок 2.1 - Схема с источником напряжения

 

Для проверки правильности расчета цепи составляют баланс мощностей. Определяют

 - мощность источника;        

 - мощность нагрузки;     

 - мощность потерь внутри источника.               

И проверяют выполнение равенства .

 - КПД источника.

Режимы работы электрической цепи представлены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Режимы работы электрической цепи

 

Режим работы	Значение тока	Значение сопротивления
Режим холостого хода
Режим короткого замыкания
Согласованный режим

Домашнее задание

 Подготовить ответы на вопросы самопроверки.

Сделать предварительный расчет: рассчитать ток I, напряжение на зажимах источника напряжения U, мощность источника P ист и потребителя Р, а также КПД η. Значение ЭДС Е, В равно номеру записи учащегося в учебном журнале; R i = 320 Ом; Сопротивление потребителя

  R  = 1, 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000, ∞ Ом.  Результаты занести в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3 – Расчетные данные домашнего задания

 

R, Ом	I, мА	U, В	P, мВт	P ист, мВт	ƞ
1
80
160
320
1280
3000
5000
∞

 

По данным построить графики зависимости I,U, Р, η = f (R) в одной системе координат. При построении кривых наибольшее значение всех величин отложить по вертикали на одной высоте.

Рисунок 2.2 – Графики зависимости I,U, Р, η = f (R).

 

Порядок выполнения работы

Собрать схему проведения исследований, представленную на рисунке 2.3.

R_i = 320 Ом

 

 

Рисунок 2.3 – Схема исследования источника напряжения

 

В данной схеме используются:

V – вольтметр (показывает действующее значение напряжения);

А – амперметр(показывает действующее значение тока);

Е – генератор гармонических колебаний.

 

Исследовать нагрузочные характеристики источника напряжения.

Показание вольтметра V в режиме холостого хода равно ЭДС источника. Сделать вычисления. Результаты измерений напряжения и тока занести в таблицу 2.4. По результатам расчета построить графики зависимостей: I / I max, U / U max, P / P max, η  = f (R). При построении кривых рекомендуемый масштаб по горизонтали: 5 клеток = 1000 Ом.

 

Таблица 2.4 – Опытные и расчетные данные при исследовании источника напряжения

 

Задано	Из опыта		Вычисления
R,Ом	Е=;  R i=		I max  = мА; Pmax =    мВт
	U, В	I, мА			P, мВт		η
1
80
160
320
1280
3000
5000
R=∞

 

Рисунок 2.4 - График зависимости   I / I max = f (R)

 

Рисунок 2.5 – График зависимости U / U max = f (R)

 

Рисунок 2.6 – График зависимости η  = f (R)

 

Рисунок 2.7 – График зависимости P / Pmax = f (R)

 

Преобразовать источник напряжения в источник тока, для этого в схеме 2.8 установить R i = 10 кОм;

R_i = 10 кОм

 

Рисунок 2.8 – Схема исследования источника напряжения

 

Изменять сопротивление резистора R (R =1, 80, 160, 320, 1280 Ом) и измерить ток в цепи. Результаты измерений занести в таблицу 2.5.

 

Таблица 2.5 – Опытные данные при преобразовании источника напряжения в источник тока

 

R, Ом	I, мА
1
80
160
320
1280

 

Исследовать источник тока. Собрать схему, приведенную на рисунке 2.9.

 

Рисунок 2.9 – Схема исследования источника тока

 

В данной схеме используются:

V – вольтметр (показывает действующее значение напряжения);

А – амперметр(показывает действующее значение тока);

I – источник переменного тока.

 

Полученные данные занести в таблицу 2.6. Изменять сопротивление резистора R (R =500, 2500, 5000 Ом).

 

Таблица 2.6 – Опытные данные при исследовании источника тока

 

R, Ом	U, В	I, А
80
500
2500
5000

 

Контрольные вопросы

1 Как на практике получить режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный режим? ______________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

 

2 При каком условии отдача мощности во внешнюю цепь будет максимальной? __________________________________________________________________

 

3 Дано Е = 20 В, U = 18 В, I = 2A. Найти внутреннее сопротивление источника R_i.

Выводы ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

«____» ____________ ______г.

Лабораторная работа №3