1. Лабораторная работа №1
   «Исследование независимого источника постоянного напряжения»

1. Цель работы.

Исследование параметров и характеристик независимых источников напряжения в Micro-CAP 9.0.

2. Порядок выполнения работы.

1) Запустить программный комплекс MicroCap 9.0.

2) Собрать типовую схему использования источника постоянного напряжения (Рис.2.1)

(Настройте цвета проводников и компонентов схемы согласно рисунку 2.1. Для этого вызовите меню Properties (Свойства) клавиша F10. Во вкладке Color/Font для полей Component и Wire установить цвет – чёрный)

Ри сунок 2.1 Схема 1 - Схема с источником постоянного напряжения и резистивной нагрузкой: V1 – источник постоянного напряжения (????????????????????????????), ???????????? – внутреннее сопротивление источника напряжения, ???????? – сопротивление нагрузки, ????1 = 10 В, ???????????? = 1 Ом, ???????? = 10 Ом

3) Выполнить расчёт режима по постоянному току для этой схемы используя меню ???????????????????????????? ????????. Включите кнопки: Вывод напряжений в узлах (???????????????? ????????????????????????????????), Вывод токов (????????????????????????????????) и нажмите OK в появившемся диалоговом окне ???????????????????????????? ???????? ???????????????????????? (Рис. 2.2).

Рисунок 2.2 - Окно установки параметров режима ???????????????????????????? ???????? ????????????????????s

4) Измерить в режиме ???????????????????????????? ???????? напряжение на нагрузке - ???????? и ток ???????? через ????????. Меняя сопротивление резистора ???????? от 10 Ом до 0 Ом построить таблицу значений ????????,????????,????(????????) (Таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Исследование влияния изменения нагрузки на напряжение реального источника постоянного напряжения

Rn, Ом	0	1	2	3	4	5
In, А
Un, В

---

Rn, Ом	6	7	8	9	10
In, А
Un, В

Для изменения параметров сопротивления ???????? следует добавить слайдер (движок), вызвав диалоговое окно рис. 2.3 с параметрами слайдера с помощью команд меню ???????????????????????????? ???????? / ???????????????????????? / ???????????? ????????????????????????. В открывшемся окне выбирают компонент, для которого нужно добавить слайдер (в нашем случае ????????), уточняют минимальное и максимальное значение изменяемого параметра и шаг его изменения (в процентах).

Рисунок 2.3 - Окно изменения параметров слайдера

После выхода из окна выделяют на схеме изменяемый компонент, а затем стрелками управления курсором ↑↓ на клавиатуре меняют его параметры. Каждое нажатие на стрелку изменяет значение на 10%, но можно установить и другой шаг.

5) По результатам измерений пункта 4 построить внешнюю характеристику источника напряжения (график зависимости напряжения на выходе источника от тока нагрузки). Построить график по полученным данных с использованием программы ???????? ????????????????????.

6) В схеме Рис. 2.1 задать для резистора ???????? зависимость сопротивления от времени выражением . Пример задания функциональной зависимости сопротивления резистора представлен на Рис. 2.4.

Рисунок 2.4 - Пример задания функциональной зависимости сопротивления резистора

7) Построить график зависимости напряжения на нагрузке от тока нагрузки (внешнюю характеристику). Построение графика внешней характеристики проводится в режиме анализа ????????????????????????????????????. Время расчёта 1 с. Максимальный шаг анализа – 1 мс. Масштаб по оси X: 0..6 А, шаг сетки 0.5 А, масштаб по оси Y: 0..10 В, шаг сетки 1 В.

---

Для построения графика зависимости напряжения от тока необходимо в графе ???? ???????????????????????????????????????? указать ток через резистор ????????, т.е. ввести выражение ????(????????) (по умолчанию в этой графе стоит время ????), а в графе ???? ???????????????????????????????????????? указать напряжение на резисторе ????????, т.е. ввести выражение ????(????????) (Рис. 2.5). Формат задания масштаба (???? ???????????????????? и ???? ????????????????????): ????????????, ????????????, шаг сетки).

Рисунок 2.5 - Параметры анализа ???????????????????????????????????? для построения внешней характеристики

Сравнить построенный график с графиком, построенным в пункте 5.

Внимание! Если значения отрицательные (график – возрастающий), то необходимо перевернуть резистор, ток через который выводится на график. Это связано с тем, что в Micro-Cap за положительное направление тока в резисторе принято направление от условно плюсового вывода к условно минусовому. Однако «полярность» резистора по умолчанию не показывается. Поэтому на графике ток через резистор может принимать как положительное, так и отрицательное значение, и для получения положительного значения может потребоваться коррекция его ориентации относительно схемы. Чтобы токи и напряжения имели положительные значения.

8) Задать изменение резистора ???????????? от 1 до 5 Ом с шагом 1 Ом. Построить семейство внешних характеристик используя режим ???????????????????????????????????? (аналогично пункту 7).

Для получения семейства графиков зависимостей напряжения на выходе источника от тока нагрузки (семейство внешних характеристик) при разных значениях ???????????? нужно выполнить многовариантный анализ ????????????????????????????????, окно задания параметров которого вызывается одноименной кнопкой в параметрах анализа переходных процессов ???????????????????????????????????? (Рис. 2.6).

Рисунок 2.6 - Задание параметров ???????????????????????????????? режима анализа ????????????????????????????????t

Выполнив расчёт, мы получим семейство внешних характеристик на одном графике. Чтобы определить, какому именно графику соответствует каждое значение ????????????, необходимо после выполнения анализа ???????????????????????????????????? и получения графика выполнить команду меню ???????????????????? ???????????????????? ????????????????????ℎ????????.

---

На основании анализа полученного семейства графиков сделать вывод о влиянии внутреннего сопротивления источника напряжения на его внешнюю характеристику.

После построения графика необходимо отключить ????????????????????????????????, поставив флажок ???????????????? ???????? в положение «????????» (см. Рис. 2.6) и убрать с графика метки значений ????????????, выполнив команду ???????????????????? > ???????????????????????? ???????????? ????????????????????????????.

9) Построить график зависимости мощности, рассеиваемой на нагрузке ???????? при изменении сопротивления нагрузки от нуля до 10 Ом.

Мощность задавать как произведение тока на напряжение. Сопротивление резистора ???????? задать формулой ( ). Время расчёта 10 с. Масштаб по оси ????: 0..10 Ом, шаг сетки 1 Ом, масштаб по оси ????: 0..30 Вт, шаг сетки 5 Вт.

Для получения графика зависимости мощности от сопротивления необходимо в графе ???? ???????????????????????????????? указать сопротивление резистора ???????? (т.е. записать выражение R(????????)), а в графе ???? ???????????????????????????????????????? записать выражение для вычисления мощности I(Rn)*V(Rn) (Рис. 2.7). Формат задания масштаба (???? ???????????????????? и ???? ????????????????????): ????????????, ????????????, шаг сетки.

Рисунок 2.7 - Параметры для получения графика зависимости мощности от сопротивления

По полученному графику определить, при каком сопротивлении нагрузки в ней рассеивается максимальная мощность.

Увеличить внутреннее сопротивление источника ???????????? до 5 Ом. Построить график зависимости мощности, рассеиваемой на нагрузке ???????? при изменении сопротивления нагрузки от нуля до 10 Ом. Масштаб по оси ????: 0..10 Ом, шаг сетки 1 Ом, масштаб по оси ????:0..6 Вт, шаг сетки 1 Вт.

Определить, при каком сопротивлении нагрузки в ней рассеивается максимальная мощность.

На основании результатов сделать вывод о том, при каком условии в нагрузке рассеивается максимальная мощность.

---

Смотрите также файлы

• Лабораторная работа 3 По дисциплине Физика.docx

• Валютные операции банка фио.docx

• Практическая работа Дневник самоконтроля студента.docx

• Разработка реализации стратегии социально экономического развития Нижнего Тагила.pdf

• Проектная деятельность в начальной школе во внеурочное время.docx