Инструкции к лабораторным работам

Инструкции к лабораторным работам

краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Бийский государственный колледж»

 

Лабораторная работа № 1 (Введение, часть 1)

 

Тема: Лабораторное оборудование. Порядок выполнения лабораторно-практических работ. Вводный инструктаж по ТБ и ППБ.

Цель: Знакомство с лабораторным оборудованием, порядком выполнения работ и техникой безопасности при работе и противопожарной безопасностью.

 

Теоретическая часть

 

1. Меры безопасности.

При работе с электрооборудованием есть опасность поражения электрическим током и возникновения пожара. Поэтому нужно строго соблюдать правила по технике безопасности. Следует учесть, что безопасных условий труда не бывает и знать опасности конкретного объекта.

В лаборатории электроники на каждом рабочем месте есть выключатель электророзеток и вставлять вилки в розетки, а также их отключать нужно при положении этого выключателя.

При включенном оборудовании можно выполнять только те работы, которые невозможны без подачи напряжения: проводить измерения и воздействовать на регуляторы.

При нештатных ситуациях нужно обесточить рабочее место и доложить преподавателю.

Не включать стенд в розетку без разрешения преподавателя.

Изучить инструкции по ТБ и ППБ выданные преподавателем, внимательно выслушать и записать материал представленный преподавателем, расписаться в журнале инструктажа.

2. Цели лабораторных исследований.

В лаборатории проводится экспериментальное исследование схем. Для этого требуется собрать схему, отрегулировать ее и провести исследование по заданной программе. Итог работы – сравнение результатов эксперимента с теоретическими приложениями.

 

3. Порядок работы.

3.1. Ознакомиться с описанием работы.

3.2. Выполнить подготовительные операции, указанные в описании.

3.3. Собрать схему измерений на стенде.

3.4. Провести исследования схемы по программе.

3.5. Обработать результаты исследования. В случае расхождения результатов повторять измерения.

3.6. Отключить установку от электросети.

3.7. Предъявить тетрадь преподавателю для визирования.

4. Защита лабораторной работы.

4.1. Отчет, оформленный в соответствии с ЕСКД, предъявляется преподавателю в начале следующего занятия. Содержание отчета указано в инструкции к лабораторной работе.

4.2. При защите студент должен доказать обоснованность выводов и ответить на контрольные вопрос к работе. В случае нарушения правил оформления отчета зачет не проводиться.

 

Контрольные вопросы

1. Какие опасности поражения электрическим током присутствуют в лаборатории?

2. Как пользоваться огнетушителем?

3. Что нужно делать при возгорании электропроводки?

4. В каком порядке выполняется лабораторная работа?

5. Как определить расхождение результатов опытов и теории?

 

Литература:

1. Инструкции по ТБ и ППБ.

 

 

                                            Лабораторная работа №1 (Часть 2)

Тема: Соединение источников ЭДС в режимах источника и приемника электрической энергии.

Цель: 1. Приобретение практических навыков измерения.

2. Изучение согласного и встречного соединения источников ЭДС.

Порядок выполнения

 

Теоретическая часть

Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии с ЭДС и внутренним сопротивлением r₀ и потребителя с сопротивлением R_Н (рис. 1). Считая проводники идеальными можно считать: E=U₀+U_Н,

где U_0­­­­­-внутреннее падение напряжения на r₀. U_Н-напряжение на нагрузке.

Так как сопротивление внутреннее и сопротивления нагрузки соединены последовательно, то общее сопротивление равно: R_ОБ=r₀+R_Н

 

При последовательном соединении сопротивлений через них пропускают один и тот же ток I. Следовательно:U₀=I∙r₀,U_Н=I∙R_Н.

E=Ir₀+I∙R_Н=I(r₀+R_Н); I=E/(r₀+R_Н)

Последняя формула называется законом Ома для полной цепи. Полная мощность в электрической цепи равна: P=E∙I. Мощность полезная равна: P_Н=U_Н∙I. Коэффициент полезного действия источника электрической энергии: η=P_Н/P×100%

Если в электрической цепи согласно включены несколько ЭДС (рис. 2), то общая ЭДС равна арифметической сумме. Если в электрическую цепь встречно включены ЭДС (Рис. 3), то общая ЭДС равна разности.

Задание и исходные данные

В работе в электрическую цепь с нагрузкой R_Н, включается источник электрической энергии согласно (рис. 4) и встречно (рис. 5) При согласном включении: Е=Е₁+Е₂

 

При встречном включении: Е=Е₁–Е₂, R_Н=1кОм

В режиме генератора U₀=E–U_Н

В режиме потребителя U₀=U_Н–E

Измерив ток в электрической цепи, определяют внутреннее сопротивление источников ЭДС. r₀=U₀/I_ОПЫТ, где I_ОПЫТ измеренный ток прибором. Расчетный ток в электрической цепи определяется: I_Р=E₁±E₂/(r₀+R_Н); I_Р=E₁+E₂/(r₀₁+ r₀₂+R_Н); где r₀-общее внутреннее сопротивление, r₀₁-сопротивление E₁, r₀₂-сопротивление E₂, где «+»-для согласованного включения, «–»-для встречного включения.

Полная мощность цепи равна: P=E∙I_Р

Мощность нагрузки равна: P_Н=U_Н∙I_Р

Мощность, затраченная в источниках ЭДС: P₀=U₀∙I_Р

Коэффициент полезного действия: η=P_Н/P∙100%

Оборудование

Стенд, Состав схемы: источники ЭДС; МА–миллиамперметр, V–вольтметр.

Ход работы

Не включая стенд в сеть 220В:

1. Установить на измерительных приборах переключатели рода тока «–/≈» -в положение «–» и максимальные пределы измерения приборов.

2. Установить тумблер в положение «=I/выкл.» в положение «=I». Измерить Е₁ и Е₂, подключив вольтметр V к клеммам.

3. Записать в таблицу E₁,E₂,R_Н(R₇).

4. Отключить стенд и собрать схему (рис. 6), на наборном поле, согласного включения ЭДС.

5. Включить стенд.

6. Измерить вольтметром V напряжение на Е₁, Е₂, R_Н, ток I и занести в таблицу.

7. Тумблер «=Iвыкл.» установить в положение «выкл.» и собрать схему рис. 7

8. Повторить пункты 5, 6, 7.

9. В соответствии с методическими указаниями произвести расчет величин: «Расчетных данных» при согласованном и встречном включении источников Е₁ и Е₂.

Опытные данные

Расчетные данные

Соединение источников

E1

U1

E2

U2

UH

IH

rH

U01

U02

r01

r02

I

UH

P1

P2

P01

P02

PH

η

В

В

В

В

В

мА

кОм

В

В

Ом

Ом

мА

В

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Согласное включение

Встречное включение

 

Содержание отчета

1. Наименование темы

2. Цель работы

3.  Схемы исследования

4. Таблицу

5. Формулы и расчетные данные согласного и встречного включения Е₁ и Е₂.

6. Краткие выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

1. В каких единицах измеряются электрические величины.

2. Закон Ома для участка и полной цепи.

3. Чему равна полная мощность цепи.

4. Чему равна полезная мощность электрической цепи.

5. Чему равен коэффициент полезного действия.

 

Литература

Немцов М. В. Электротехника и электроника: учеб. для студ. учрежд. сред. проф. образования / М. В. Немцов, М. Л. Немцова. - 2-е изд., стер. - М.: АКАДЕМИЯ, 2018. - 432 с.

 

 

                                                 Лабораторная работа № 2

Тема: Смешанное соединение сопротивлений.

Цель работы: 1. Отработка практических навыков проведения эксперимента.

                     2. Исследования измерения токов и напряжений в Т-образной цепи при                                изменении сопротивлений на различных участках.

 

Порядок выполнения

 

Теоретическая часть.

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника электрической энергии с ЭДС (Е) и внутренним сопротивлением r₀ и потребителя, представляющего собой смешанное соединение трех резисторов R₁, R₂, R₃ (Рис. 1). Считая проводники идеальными можно записать равенство E = U₀+U_Н (1), где U₀-внутреннее падение напряжения на r₀; U_Н-напряжение на зажимах источника электрической энергии.

В свою очередь U_Н=U_R1+U_AB=I₁∙R₁+U_AB (2)

В соответствии с первым законом Кирхгофа

I₁=I₂+I₃=U_AB/R₂+U_AB/R₃=U_AB(1/R₂+1/R₃) (3)

Из (3) U_AB=I₁/(1/R₂+1/R₃)=I₁∙R₂∙R₃/(R₂+R₃) (4)

Подставим (4) во (2) U_Н=I₁∙R₁+I₁∙[R₂∙R₃/(R₂+R₃)]=I₁∙(R₁+[R₂∙R₃/(R₂+R₃)]) (5)

Подставим (5) в (1) E=I₁∙r₀+I₁(R₁+[R₂∙R₃/(R₂+R₃)])=I₁∙(r₀+R₁+[R₂∙R₃/(R₂+R₃)]) (6)

Закон Ома для полной цепи примет вид: I₁=E/(r₀+R₁+[R₂∙R₃/(R₂+R₃)]) (7)

Задание и исходные данные

В работе исследуемая электрическая цепь (Рис. 2). Известны r₁, r₂, r₃. U_AB, E₁- измеряют вольтметром. Опытные токи измеряют миллиамперметром mA₁, mA₂, mA₃. Расчетные значения получают следующим образом:

 

 

Измерив напряжение на зажимах источника Е₁ определяют U₀=E–U_H, определяют r₀=U₀/I_1опыт определяют по mA₁.

Расчетные токи определяют: Ток I_1расч по формуле (7).

Определим расчетное напряжение U_AB: U_ABрасч=E–I_1расч(r₀+r₁)

Определяют: I_2расч=U_ABрасч/r₂=(E–I_1расч(r₀+r₁))/r₂

I_3расч=U_ABрасч/r₃=(E–I_1расч(r₀+r₁))/r₂

Сравниваем показания mA₁, mA₂, mA₃ с расчетными.

Сравниваем показания вольтметра с расчетным U_ABопыт= U_ABрасч

 

Оборудование

Стенд, состав схемы: E₁-источник ЭДС, mA-миллиамперметры, V-вольтметр, r₁-резисторы R₁=0,51 кОм или R₂=1 кОм, r₂-резисторы R₄=1 кОм или R₅=2 кОм, r₃-резистор R₇=1 кОм.

 

Ход работы.

1. Установить на измерительных приборах переключатели рода тока «=/» в положение «=» и максимальные пределы измерения.

2. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I» и измерить вольтметром E₁ и записать в таблицу.

3. Тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

4. Собрать схему для проведения опыта №1 (Рис. 4).

5. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I».

6. Снять показания mA₁, mA₂, mA₃, напряжение на зажимах E₁ и U_AB и записать в таблицу 1-го опыта.

7.

Тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

8. Собрать схему для проведения опыта №2 (Рис. 5).

9. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I».

10. Снять показания mA₁, mA₂, mA₃, напряжение на зажимах E₁ и U_AB и записать в таблицу 2-го опыта.

11. Установить тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

12. Собрать схему для проведения опыта №3 (Рис. 6).

13. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I».

14.

Снять показания mA₁, mA₂, mA₃, напряжение на зажимах E₁ и U_AB и записать в таблицу 3-го опыта.

15. Установить тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

16. Выключить стенд.

17. В соответствии с методическими указаниями рассчитать I₁,I₂,I₃,U₁,U_AB и занести в таблицу.

 

№ опыта

Измеряемые величины

Расчетные величины

E

UН

r1

r2

r3

I1

I2

I3

U1

UАВ

I1

I2

I3

U1

UАВ

В

В

кОм

кОм

кОм

мА

мА

мА

В

В

мА

мА

мА

В

В

1

2

3

 

Содержание отчета:

1. Наименование схемы.

2. Цель работы.

3. Состав схем стенда.

4. Схемы исследования.

5. Таблица

6. Расчетные формулы, расчеты.

 

Выводы по результатам измерений:

1) Как изменяется напряжение U_AB при увеличении и уменьшении r₂ при постоянных r₁, r₃.

Контрольные вопросы

1. Последовательное, параллельное соединение резисторов.

2. Закон Ома для участка и полной цепи.

3. Чем отличаются расчетные и опытные данные.

4. Влияние на токи и напряжения изменений r₁, r₂.

Литература.

Немцов М. В. Электротехника и электроника: учеб. для студ. учрежд. сред. проф. образования / М. В. Немцов, М. Л. Немцова. - 2-е изд., стер. - М.: АКАДЕМИЯ, 2018. - 432 с.

 

                                              

                           Лабораторная работа № 3

Тема: Опытная проверка законов Кирхгофа

Цель работы: 1. Отработка практических навыков проведения эксперимента.

                     2. Овладеть навыками и умениями расчета электрических цепей и аналитического сравнения с экспериментальными данными.

Порядок выполнения

Теоретическая часть.

Согласно первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле, равна нулю(рис.1):

          Рис.1

Обычно при расчете электрических цепей направления токов в ветвях, присоединенных к какой-либо точке разветвления, неизвестны. Поэтому для возможности самой записи уравнения первого закона Кирхгофа нужно перед началом расчета цепи произвольно выбрать так называемые положительные направления токов во всех ее ветвях и обозначить их стрелками на схеме. Действительные направления токов определятся в результате расчета.

Согласно второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в этот контур(рис.2):

Рис.2

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника электрической энергии с ЭДС (Е) и внутренним сопротивлением r₀ и потребителя, представляющего собой смешанное соединение трех резисторов R₁, R₂, R₃ (Рис. 3). Считая проводники идеальными можно записать равенство E = U₀+U_Н (1), где U₀-внутреннее падение напряжения на r₀; U_Н-напряжение на зажимах источника электрической энергии. Рис.3

Е2

В соответствии с первым законом Кирхгофа:

I₁ – I₂ – I₃ =0

I₁= I₂+ I₃

По второму закону Кирхгофа:

Для первого контура: E₁ = I₁∙ r₀+ I₁∙ R₁+ I₂∙ R₂

Для второго контура:   – E₂ = I₃∙ r₀+ I₃∙ R₃ – I₂∙ R₂

 

 

Задание и исходные данные

В работе исследуемая электрическая цепь (Рис. 5). Известны R₁, R₂, R₃. U_AB, E_1, E₂ - измеряют вольтметром. Опытные токи измеряют миллиамперметром mA₁, mA₂, mA₃. Расчетные значения получают решив систему из трех линейных уравнений, составленных по законам Кирхгофа (Теоретическая часть):

Рис.4

Сравниваем показания mA₁, mA₂, mA₃ с расчетными.

Проверяем первый закон Кирхгофа I_1опыт = I_2опыт + I_3опыт

Сравниваем показания вольтметра с расчетным U_ABопыт= U_ABрасч

Проверяем второй  закон Кирхгофа: E₁₌ U_1опыт + U_ABопыт

                                                              E₂₌ U_3опыт + U_ABопыт

Оборудование

Стенд, состав схемы: E₁-источник ЭДС, mA-миллиамперметры, V-вольтметр, r₁-резисторы R₂=1 кОм, R₄=1 кОм, R₇=1 кОм.

Ход работы.

1. Установить на измерительных приборах переключатели рода тока «=/» в положение «=» и максимальные пределы измерения.

2. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I» и измерить вольтметром E₁ и записать в таблицу.

3. Тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

4. Собрать схему для проведения опыта №1 (Рис. 5).

5. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I».

6.

Снять показания mA₁, mA₂, mA₃, напряжение на зажимах E_1, Е₂ и U_AB и записать в таблицу.

Е2

                                 Рис.5

7. Тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

8. Выключить стенд.

9. В соответствии с методическими указаниями рассчитать I₁,I₂,I₃,U₁,U_AB и занести в таблицу.

10. Сравнить расчетные данные с опытными.

 

№ опыта

Измеряемые величины

Расчетные величины

E1

E2

R1

R2

R3

I1

I2

I3

U1

UАВ

I1

I2

I3

U1

UАВ

В

В

кОм

кОм

кОм

мА

мА

мА

В

В

мА

мА

мА

В

В

1

 

Содержание отчета:

1. Тема.

2. Цель работы.

3. Схемы исследования.

4. Таблица

5. Расчетные формулы, расчеты.

6. Выводы.

Выводы по результатам измерений:

1. Как изменяются токи I₁,I₂,I₃ при уменьшении r₂ в два раза при постоянных r₁, r₃;

2. Как изменяются токи I₁,I₂,I₃ при увеличении r₁ в два раза при постоянных r₂, r₃;

3. Как изменяется напряжение U_AB при увеличении и уменьшении r₂ при постоянных r₁, r₃.

Контрольные вопросы

1. Последовательное, параллельное соединение резисторов.

2. Закон Ома для участка и полной цепи.

3. 1-й и 2 –ой законы Кирхгофа.

4. Чем отличаются расчетные и опытные данные.

Литература.

Немцов М. В. Электротехника и электроника: учеб. для студ. учрежд. сред. проф. образования / М. В. Немцов, М. Л. Немцова. - 2-е изд., стер. - М.: АКАДЕМИЯ, 2018. - 432 с.

Лабораторная работа №4

Тема: Построение потенциальной диаграммы.

Цель работы: 1. Отработка практических навыков проведения эксперимента.

                  2. Отработка практических навыков определения потенциалов различных точек цепи, расчета и построения потенциальной диаграммы.

Порядок выполнения

 

Теоретическая часть.

Во многих случаях изучения и расчета электрических цепей полезно определить потенциалы отдельных точек электрической цепи и построить потенциальную диаграмму. Потенциал какой-либо точки электрической цепи равен напряжению между этой точкой и точкой цепи, потенциал которой принимают равным нулю, например, соединенной с землей. При определении потенциалов точек цепи пользуются соотношениями:

P_AB = rI², U_AB = R_AB/I = rI                                           (1)

Р_ВБ = E₂I + R_вт2I², U_ВБ = P_ВБ/I = E₂ + R_вт2I                             (2)

E₁= U_АБ + U_вт1 = U_АБ + R_вт1I, U_АБ = E₁ – r_вт1I                          (3)

U = φ₊ – φ_–= E ± r_втI,                                              (4)

где знак «+» относиться к работе в режиме потребителя, а знак «–» относиться к работе в режиме генератора.

Определим потенциалы точек Б, В, Г и Д цепи, схема замещения которой дана на рис. 1. Из данных на схеме направлений тока I и ЭДС E₁ и E₂ следует, что источник с ЭДС E₁ работает в режиме потребителя, а источник с ЭДС E₂ – в режиме генератора.

Ток на участке цепи, обладающем только сопротивлением, всегда направлен от точки с более высоким потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Поэтому точка Б имеет больший потенциал, чем точка А. По (1) разность потенциалов φ_Б – φ_А=U_БА=r₁I. Так как точка А заземлена, то φ_А=0 и φ_Б= r₁I.

Потенциал φ_Б точки Б является потенциалом отрицательного ввода первого источника, а потенциал φ_В точки В является потенциалом положительного вывода того же источника. Напряжение на выводах источника можно выразить как разность потенциалов, и, учитывая, что источник с ЭДС E₁ работает в режиме потребителя, можно написать аналогично (2)

U_ВБ = φ_В – φ_Б= E + r_вт1I,

откуда потенциал

φ_В = φ_Б + E + r_вт1I.                                                 (4а)

Следует обратить внимание на то, что в реальной цепи нет таких двух точек, между которыми существовало бы напряжение, равное r_вт1I или ЭДС Е₁. Физической величиной является сумма этих величин Е₁+ r_вт1I = U_ВБ. Разделение этой суммы на слагающие с соответствующее графическое изображение.

По (1) потенциал φ больше φ_В на величину r₂I, таким образом,

φ_Г = φ_В + r₂I.

Источник с ЭДС Е₂ работает в режиме генератора. Разность потенциалов между положительным и отрицательным его выводами аналогична (3)

U_ГД =

откуда

φ_Д = φ_Г – E₂ + r_вт2I.                                             (4б)

Наконец, потенциал φ_А точки А выше потенциала φ_Д точки Д на величину r₃I, т. е. φ_А– φ_Д= r₃I, откуда

φ_А = φ_Д + r₃I

и должно получиться φ_А = 0, если правильно вычислен ток.

Графическое изображение изменения потенциала в электрической цепи в зависимости от сопротивлений участков (элементов) этой цепи называется потенциальной диаграммой. На графике на оси абсцисс откладывают в масштабе сопротивления участков (элементов) цепи в порядке следования их друг за другом в цепи. По оси ординат откладывают в масштабе значения потенциалов.

Задание и исходные данные

Стенд, состав схемы: E₁, Е₂ - источники ЭДС, mA-миллиамперметр, V-вольтметр, R₁=0,51 кОм, R₆=0,75 кОм, R₇=1 кОм. Схема исследования:

Подготовка к работе.

18. Установить на измерительных приборах переключатели рода тока «=/~» в положение «=» и максимальные пределы измерения.

19. Установить тумблер «=I/Выкл» в положение «=I». Измерить значение E₁, Е₂.

20. Записать в таблицу 1 значение r₁, r₂, r₃ и величину Е₁, Е₂.

21. Тумблер «=I/Выкл» установить в положение «Выкл».

Ход работы.

1. Собрать схему рис. 2.

2. Включить источник постоянного тока и измерить напряжение на потенциальных точках: В, С, Д, Е относительно точки А, и напряжение U_СД.

Примечание: Соединить левую клемму вольтметра с точкой А, при отклонении стрелки вольтметра влево от 0, концы вольтметра поменять местами, а полкученное значение потенциала точки записать со знаком «–».

3. Собрать схему рис. 3. Повторить измерение по п. 2. Данные занести в таблицу 1.

4. По данным E₁, E₂, r₁(R₁), r₂(R₆), r₃(R₇) теоретически рассчитать потенциалы точек А, В, С, Д, Е и напряжение U_СД, данные расчета занести в таблицу 1.

По данным таблицы для каждого опыта в отдельности на миллиметровой бумаге в масштабе построить потенциальные диаграммы, на основании опыта и расчетных данных.

Содержание отчета:

1. Наименование и цель работы.

2. Состав измерительного стенда.

3. Схемы исследования.

4. Таблицу, расчет по схемам, графики.

5. Краткие выводы по работе.

 

№ опыта

Величины

E1

Е2

r01

r1

r2

r3

I

φА

φВ

φС

φД

φЕ

UСА

В

В

кОм

кОм

кОм

кОм

мА

В

В

В

В

В

В

Опыт №1

Из опыта

Из расчета

Опыт №2

Из опыта

Из расчета

Контрольные вопросы

1. Что такое потенциал?
2. Что такое напряжение?
3. Чему равна разность потенциалов?
4. Чему равен ток в веточке если известны потенциалы узлов и величина ЭДС?
5. Как направлен ток в веточке, если известны потенциалы узлов?

Литература.

1. Лоторейчук Е.А. «Теоретические основы электротехники»,М/ИД «Форум», 2013

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника: учеб. для студ. учрежд. сред. проф. образования / М. В. Немцов, М. Л. Немцова. - 2-е изд., стер. - М.: АКАДЕМИЯ, 2018. - 432 с.

Порядок выполнения

Теоретические сведения

 

Разработка любого электротехнического устройства сопровождается, как правило, физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требуется изготовление макетов и их исследование, которое может быть весьма трудоемким. Поэтому часто применяют математическое моделирование с использованием средств и методов вычислительной техники. Одной из таких программ является электронная система моделирования Electronics Workbench (EWB), отличающаяся простым и легко осваиваемым пользовательским интерфейсом. EWB используется в учебных целях в качестве лабораторного практикума по дисциплинам: электротехника, электротехника и электроника, основы электротехники.

Электронная система моделирования EWB имитирует реальное рабочее место исследователя – лабораторию, оборудованную измерительными приборами, работающими в реальном масштабе времени. С ее помощью можно создавать, моделировать как простые, так и сложные устройства и цепи.

В лабораторной работе изучаются основные принципы работы с электронной системой моделирования Electronics Workbench. Для понимания принципов ее работы необходимо:

· иметь навыки работы с операционной системой Windows;

· знать основные измерительные      приборы для измерения электрических величин (амперметр, вольтметр, мультиметр);

· знать элементы электрических и/или электронных цепей.

Вид рабочего окна программы, появляющегося после загрузки программы, показан на рис. 1.

Рис. 1. Вид рабочего окна программы Electronics Workbenc h

 

Команды меню

Команды меню отображаются в рабочем окне программы в верхней его части в виде строки меню (рис. 2).

Рис. 2. Строка меню Electronics Workbench

 

Меню File

Меню File предназначено для загрузки и записи файлов, получения копии выбранных для печати составных частей схемы, а также для импорта (экспорта) файлов в форматах других систем моделирования.

1. Первые четыре команды этого меню: New (Создать новый файл), Open … (Открыть имеющийся файл), Save (Сохранить), Save As… (Сохранить как…).

2. Revert to Saved … – стирание всех изменений, внесенных в те- кущем сеансе редактирования, и восстановление схемы в первоначальном виде.

3. Print … – выбор данных для вывода на принтер.

4. Print Setup … – настройка принтера.

5. Exit – выход из программы.

 

 

Меню EDIT

Меню EDIT позволяет выполнять команды редактирования схем и копирования экрана.

1. Cut – стирание (вырезание) выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена. Выделение одного компонента производится щелчком мыши на изображении компонента. Для выделения части  схемы  или  нескольких  компонентов  необходимо  поставить курсор мыши в левый угол воображаемого прямоугольника, охватывающего выделяемую часть, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть курсор по диагонали этого прямоугольника, контуры которого появляются в начале движения мыши, и затем отпустить кнопку. Выделенные компоненты окрашиваются в красный цвет.

2. Copy – копирование выделенной части схемы в буфер обмена.

3. Paste – вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле программы. Поскольку в EWB нет возможности помещать импортируемое изображение схемы или ее фрагмента в точно указанное место, то непосредственно после вставки, когда изображение еще является отмеченным (выделено красным) и может оказаться наложенным на создаваемую схему, его можно переместить в нужное место клавишами курсора или мышью. Таким образом перемещаются и предварительно выделенные фрагменты уже имеющейся на рабочем поле схемы.

4. Delete – стирание выделенной части схемы.

5. Select All – выделение всей схемы.

6. Copybits – команда превращает курсор в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана; после отпускания левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows. Копирование всего экрана производится нажатием клавиши Print Screen; копирование активной в данный момент части экрана, например диалогового окна, – комбинацией Alt + Print Screen.

7. Show Clipboard – показать содержимое буфера обмена.

 

Меню Circuit

Меню Circuit используется при подготовке схем, а также для задания параметров моделирования.

1. Rotate – вращение выделенного компонента на 90 градусов.

2. Flip Horizontal – повернуть элемент по горизонтали.

3. Flip Vertical – повернуть элемент по вертикали.

4. Component Properties – установка параметров элемента.

5. Zoom In – увеличение изображения элемента.

6. Zoom Out – уменьшение изображения элемента.

7. Schematic Options – обозначение элемента схеме.

Меню Analysis

Команды меню Analysis предназначены для анализа и управления процессом исследования собранной схемы.

1. Activat – запуск моделирования.

2. Pause – прерывание моделирования.

3. Stop – остановка моделирования. Эта и предыдущая команда могут быть выполнены также нажатием кнопок, расположенных в правом верхнем углу экрана.

4. Analysis Options – установка режимов моделирования.

5. DC Operating Point – постоянный ток.

6. DC Sweep – постоянное перемещение.

7. AC Frequency – изменение частоты.

 

Меню Window

Команды меню Window предназначены для настройки рабочего стола.

1. Arrange – подготовить.

2. Circuit – цепь

3. Description – описание.

4. Help – справочная информация о программе.

Работа с программой

Выбор элементов схемы

Требуемые для сборки схемы элементы, а также контрольно- измерительные приборы выбирают из панели компонентов (рис. 3) нажатием левой клавиши мыши.

 

Рис. 3. Панель компонентов

Панель компонентов состоит из пиктограмм группы компонентов. Щелчком мыши на одной из пиктограмм, расположенных на панели, можно открыть доступ к компонентам, входящим в группу. Элемент из выбранной группы выбирают и перемещают в рабочее окно мышью.

Условные графические обозначения элементов, приборов и источников питания, применяемые в программе Electronics Workbench и используемые в рассматриваемых лабораторных работах:

Порядок выполнения

Теоретическая часть.

Индуктивный элемент создает магнитное поле. Если ток синусои<