Файл: Отчет по лабораторной работе 2 по дисциплине Электроника и схемотехника.docx
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 119
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Российской ФедерацииФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»Факультет информационных технологийКафедра компьютерного моделирования информационных системОТЧЕТпо лабораторной работе №2по дисциплине «Электроника и схемотехника»Исследование вольт-амперных характеристик элементов электрических цепейРуководительКанд. физ-мат. наук, доцент_____________Е. А. Андреев"_____"____________2023 г.Исполнитель студент группы 20ПИ(б)РЗПО_____________И. А. Докторов"_____"____________2023 г.Оренбург 2023Содержание1 Цель работы 32 Теоретические сведения 33 Практическая часть 43.1 Эксперимент 1 43.2 Эксперимент 2 63.3 Эксперимент 3 74 Вывод 91 Цель работыЦель 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 сведенияЭлектрическая 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 часть3.1 Эксперимент 1Задание – 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
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 напряженияТаблица 2 – Данные ВАХ реального источника напряжения
Теперь составим ВАХ для обоих источников (график 1).График 1 – ВАХ реального и идеального источников токаДанные 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 2Задание – 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 напряженияРисунок 4 – Схема с реальным источником напряженияТаблица 3 – Данные ВАХ идеального источника тока
Таблица 4 – Данные ВАХ реального источника тока
График 2 – ВАХ реального и идеального источников токаДанные 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 3Задание – Снять ВАХ линейного резистивного элемента. Собрана схема (см. рисунок 5).Рисунок 5 – Схема с исследуемым резистивным элементомИзменяя 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
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 ВыводЦели лабораторной работы выполнены – была снята ВАХ реального и идеального источников напряжения, тока, а также резистивного элемента. Полученные данные подтверждают теоретические данные об электрических цепях.
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 часть3.1 Эксперимент 1Задание – 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 |
Рисунок 2 – Схема с реальным источником напряженияТаблица 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 |
| 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 |
| 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 |
Из этого графика ВАХ можно сделать вывод, что зависимость силы тока в идеальном резистивном элементе от напряжения прямо пропорциональна и определяется законом Ома.4 ВыводЦели лабораторной работы выполнены – была снята ВАХ реального и идеального источников напряжения, тока, а также резистивного элемента. Полученные данные подтверждают теоретические данные об электрических цепях.