Файл: Отчет по лабораторной работе 2 по дисциплине Электроника и схемотехника.docx
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 36
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет информационных технологий
Кафедра компьютерного моделирования информационных систем
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Электроника и схемотехника»
Исследование вольт-амперных характеристик элементов электрических цепей
Руководитель
Канд. физ-мат. наук, доцент
_____________Е. А. Андреев
"_____"____________2023 г.
Исполнитель
студент группы 20ПИ(б)РЗПО
_____________И. А. Докторов
"_____"____________2023 г.
Оренбург 2023
Содержание
1 Цель работы 3
2 Теоретические сведения 3
3 Практическая часть 4
3.1 Эксперимент 1 4
3.2 Эксперимент 2 6
3.3 Эксперимент 3 7
4 Вывод 9
1 Цель работы
Цель данной лабораторной работы – исследование вольт-амперных характеристик (ВАХ) элементов электрических цепей постоянного тока, а также исследование компьютерной программы схемотехнического моделирования MultiSim для исследования электрических цепей и явлений, в них протекающих.
2 Теоретические сведения
Электрическая цепь – совокупность устройств, образующих пути для электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны разделами физики, изучающими электродвижущую силу, электрический ток и напряжение.
Основные элементы любой электрической схемы – источники и потребители, а также устройства, осуществляющие передачу энергии, например, провода.
Источниками электромагнитной энергии являются различные генерирующие устройства, преобразующие энергию какого-либо другого вида, будь то тепловую или механическую, в электромагнитную.
Примером источника энергии может служить гальванический элемент, аккумулятор, или некоторый преобразователь, например, солнечная батарея.
Приемники – устройства, переводящие электромагнитную энергию в какой-либо другой вид энергии.
Все элементы цепи можно разделить на активные и пассивные. К активным относятся такие устройства, как полупроводниковые приборы и источники электромагнитной энергии. К пассивным – прочие потребители (например, конденсаторы и резисторы), и соединительные провода.
У электрической схемы есть несколько основополагающих понятий, таких как ветвь, узел, контур.
Ветвь – участок электрической цепи, в пределах которого ток имеет одно и то же значение.
Узел – место соединения трех или более ветвей.
Контур в электрической цепи – замкнутый путь, который проходит по нескольким ветвям так. Что ни одна ветвь и ни один узел не встречаются более одного раза.
Вольт-амперной характеристикой называется зависимость силы тока в некотором элементе электрической цепи от напряжение, которое приложение к его зажимам.
3 Практическая часть
3.1 Эксперимент 1
Задание – снять вольт-амперную характеристику (ВАХ) для реального и идеального источника тока и напряжения.
Схема для замера ВАХ идеального источника напряжения представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема измерения идеального источника напряжения.
Для получения ВАХ изменяем сопротивление резистора R1 от 0.1 Ом до 1000 Ом, каждый раз увеличивая его на один порядок. В результате получаем таблицу 1 – данные ВАХ для реального источника напряжения.
Таблица 1 – Данные ВАХ идеального источника напряжения
| Сопротивление R, Ом | 0.1 | 1 | 10 | 100 | 1000 |
| Сила тока I,А | 100 | 10 | 1 | 0.1 | 0.01 |
| Напряжение U, В | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
Для получения ВАХ реального источника напряжения дополним схему внутренним сопротивлением источника напряжения R2, чтобы получить его схему замещения. Эта схема изображена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема с реальным источником напряжения
Таблица 2 – Данные ВАХ реального источника напряжения
| Сопротивление R, Ом | 0.1 | 1 | 10 | 100 | 1000 |
| Сила тока I,А | 50 | 9.09 | 0.99 | 0.1 | 0.01 |
| Напряжение U, В | 5 | 9.09 | 9.9 | 9.99 | 9.99 |
Теперь составим ВАХ для обоих источников (график 1).
График 1 – ВАХ реального и идеального источников тока
Данные с графика совпадают с теорией: напряжение на клеммах идеального источника напряжения не зависит от силы тока во внешней цепи, в то время как напряжение реального источника напряжения падает с увеличением силы тока во внешней цепи.
3.2 Эксперимент 2
Задание – Снять ВАХ идеального и реального источников тока.
Построены две схемы (см. рисунок 3 и 4). Аналогично с п. 3.1 приведены две таблицы ВАХ (см. таблица 3 и 4)
Рисунок 3 – Схема с идеальным источником напряжения
Рисунок 4 – Схема с реальным источником напряжения
Таблица 3 – Данные ВАХ идеального источника тока
| Сопротивление R, Ом | 1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 |
| Сила тока I,А | 0.13 | 0.13 | 0.13 | 0.13 | 0.13 |
| Напряжение U, В | 0.13 | 1.3 | 12.99 | 129.85 | 1286 |
Таблица 4 – Данные ВАХ реального источника тока
| Сопротивление R, Ом | 1 | 10 | 100 | 1000 | 10000 |
| Сила тока I,А | 0.13 | 0.13 | 0.129 | 0.118 | 0.065 |
| Напряжение U, В | 0.13 | 1.29 | 12.87 | 118.08 | 647.19 |
График 2 – ВАХ реального и идеального источников тока
Данные ВАХ совпадают с теорией. Сила тока идеального источника тока не зависит от внешнего напряжения, а сила тока реального источника тока уменьшается при увеличении внешнего напряжения.
3.3 Эксперимент 3
Задание – Снять ВАХ линейного резистивного элемента. Собрана схема (см. рисунок 5).
Рисунок 5 – Схема с исследуемым резистивным элементом
Изменяя значение напряжения источника напряжения при двух различных сопротивлениях R=2000 Ом и 2R = 4000 Ом, получаем данные ВАХ (таблица 5).
Таблица 5 – Данные ВАХ резистивного элемента
| Напряжение источника тока E, В | 0 | 0.1 | 1 | 10 | 100 |
| Ток в резисторе R, А | 0 | 0.05m | 0.5m | 5.01m | 0.05 |
| Ток в резисторе 2R, А | 0 | 0.025m | 0.25m | 2.51m | 0.025 |
По данным ВАХ составляем график 3.
График 3 – ВАХ идеального резистивного элемента при двух различных сопротивлениях
Из этого графика ВАХ можно сделать вывод, что зависимость силы тока в идеальном резистивном элементе от напряжения прямо пропорциональна и определяется законом Ома.
4 Вывод
Цели лабораторной работы выполнены – была снята ВАХ реального и идеального источников напряжения, тока, а также резистивного элемента. Полученные данные подтверждают теоретические данные об электрических цепях.