Файл: Измерение электрических величин и параметров элементов электрических цепей.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 199
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
MS10, соединить их проводниками и установить параметры, изменить цвет проводников; как измерить, с помощью визирных линий осциллографа, временной интервал (сдвиг) t между двумя синусоидальными величинами напряжением и током и рассчитать угол сдвига фаз между ними.
Задание 2. Открыть библиотеку источников энергии Source и "перетащить" на рабочее поле среды МS10 идеальный источник Е1 постоянного напряжения, затем из библиотеки базовых компонентов Basic "перетащить" четыре резистора R1, …, R4, из библиотеки индикаторов Indicator – амперметр А и четыре вольтметра V1, …, V4, из панели приборов Instruments мультиметр XMM1, переключатель S из библиотеки Switch/ SPDT, управляемый клавишей S клавиатуры (английский шрифт).
После двойного щелчка мышью на изображении элемента или прибора в открывающихся диалоговых окнах:
задать ЭДС источника напряжения Е1 = N (в вольтах), где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы;
обозначить (щёлкая мышью на кнопках Label и Value) резисторы и установить значения их сопротивлений:
R1 = N; R2 = 2N; R3 = 3N; R4 = 4N;
задать или оставить установленный по умолчанию режим DС функционирования измерительных приборов и их внутренние сопротивления: 1 нОм для амперметра и 10 МОм для вольтметров;
задать измеряемую величину Ωмультиметра XMM1 и режим его работы (постоянный ток).
Соединить параллельно между собой сопротивления R1 и R3; R2 и R4, и измерить с помощью мультиметра XMM1 сопротивления разветвлений резисторов (см. рис. 1.4, а для варианта 40). Полученные значения сопротивлений занести в поля табл. 1.1 и сравнить со значениями, вычисленными по формулам:
R13 = R1R3/( R1 + R3) и R24 = R2R4/( R2 + R4).
Т а б л и ц а 1.1
Собрать схему и, согласно варианту (см. рис. 1.4, б для варианта 40), установить значения параметров элементов схемы и приборов. Запустить программу MS10 (щёлкнуть мышью на кнопке
меню среды MS10) и занести показания приборов (значение тока (А1) и значения напряжений (V1, …, V4) на зажимах резисторов) в табл. 1.1 электронной тетради.
Рассчитать сопротивления резисторов и занести их значения в табл. 1.1.
Скопировать и занести на страницу электронного отчёта копии рисунков схем (см. рис. 1.4, а и рис. 1.4, б) (в виде скриншотов после корректировки, например, в редакторе Paint или непосредственно после выделения схем и нажатия клавиш Alt+PrtSc клавиатуры).
Задание 3. Измерить индуктивность катушки и ёмкость конденсатора косвенным методом по результатам прямых измерений напряжения, тока и мощности RL- или RC-ветви и косвенного измерения угла сдвига фаз φk.
С
этой целью собрать на рабочем поле программной среды MS10 схему цепи (см. рис. 1.5), либо открыть файл 1.5.ms10, и установить:
параметры идеального источника синусоидального напряжения
действующее значение ЭДС Е = 5 + N, В; частоту f = 1 кГц при измерении индуктивности L катушки и частоту f = 10 кГц при измерении ёмкости C конденсатора; начальную фазу напряженияu = 0;
режим работы АС (переменный ток) амперметра А (RА = 1 нОм) и вольтметра V (RV = 10 MОм);
значение сопротивления R1 = 25 Ом резистора R1 (имитирующего активное сопротивление катушки) и сопротивление R2 = 10 Ом резистора R2;
значение индуктивности катушки L = 5 + int(N/5), мГн и ёмкости конденсатора С = 1 + int(N/10), мкФ, где int(a/b) – целая часть операции a/b;
красный цвет провода, соединённого с каналом А, и синий цвет провода, соединённого с каналом
В двухканального осциллографа ХSC1;
задать параметры осциллографа XSC1. При этом на вход канала А подано напряжение с источника INУT, пропорциональное входному току i, а на вход канала В подано напряжение u с зажимов источника напряжения е. Цветовая окраска осциллограмм (см. рис. 1.3, а) соответствует установленным цветам проводов, соединённых с соответствующими входами каналов прибора XSC1.
Примечание. В модели осциллографа XSC1 среды MS10 реализовано "внутреннее соединение" правых входов каналов А и В (см. рис. 1.3, б и рис. 1.5) с узлом схемы цепи, к которому подключен элемент , названный "Аналоговая земля". Поэтому не обязательно соединять проводниками правые выводы каналов А и В осциллографа с "заземлённым" узлом схемы. Элемент имеет нулевой потенциал. Потенциалы других узлов схемы измеряются относительно заземлённого узла;
чувствительность 200 мВ/дел (mV/div) канала А осциллографа и 5 или 10 B/дел (V/div) канала В; длительность развертки (TIME BASE) в режиме Y/T 0,2 мс/дел (2 ms/div). При измерениях указанные цены делений рекомендуется изменять таким образом, чтобы амплитуды напряжений были бы равны не менее 0,5…0,75 высоты экрана осциллографа, а по оси времени укладывалось бы два-три периода колебания напряжений;
управляющую переключателем клавишу
S клавиатуры;
значение коэффициента передачи INUT k = 1 Ом;
управляемый контакт переключателя S в нижнее положение, т. е. подключить R1L-ветвь к источнику е.
Запустить программу MS10 (щёлкнуть мышью на кнопке
меню среды MS10), снять показания приборов и занести их в поля табл. 1.2 электронной тетради по работе. Методика определения угла сдвига фаз j между напряжением и током описана в п. 4 раздела "Теоретические сведения …".
Убедиться (см. рис. 1.3, а), что ток i1 в R1L-ветви отстаёт по фазе от напряжения u на угол j1 = arctg(XL/R1) = arсcos(P1/UI1), где Р1 показание ваттметра. Скопировать и занести на страницу электронной тетради копию рисунка-чертёжа смоделированной схемы (см. рис. 1.5) с показаниями ваттметра и осциллограммами на экране осциллографа (см. рис. 1.3).
Установить частоту ЭДС f = 10 кГц источника е(t) и с помощью переключателя S подключить R2С-ветвь к источнику е. Показания приборов занести в табл. 1.2.
Убедиться (анализируя расположение осциллограмм на экране осциллографа), что ток i2 в R2С-ветви опережает по фазе напряжение u на угол j2 = arctg(
Задание 2. Открыть библиотеку источников энергии Source и "перетащить" на рабочее поле среды МS10 идеальный источник Е1 постоянного напряжения, затем из библиотеки базовых компонентов Basic "перетащить" четыре резистора R1, …, R4, из библиотеки индикаторов Indicator – амперметр А и четыре вольтметра V1, …, V4, из панели приборов Instruments мультиметр XMM1, переключатель S из библиотеки Switch/ SPDT, управляемый клавишей S клавиатуры (английский шрифт).
После двойного щелчка мышью на изображении элемента или прибора в открывающихся диалоговых окнах:
задать ЭДС источника напряжения Е1 = N (в вольтах), где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы;
обозначить (щёлкая мышью на кнопках Label и Value) резисторы и установить значения их сопротивлений:
R1 = N; R2 = 2N; R3 = 3N; R4 = 4N;
задать или оставить установленный по умолчанию режим DС функционирования измерительных приборов и их внутренние сопротивления: 1 нОм для амперметра и 10 МОм для вольтметров;
задать измеряемую величину Ωмультиметра XMM1 и режим его работы (постоянный ток).
Соединить параллельно между собой сопротивления R1 и R3; R2 и R4, и измерить с помощью мультиметра XMM1 сопротивления разветвлений резисторов (см. рис. 1.4, а для варианта 40). Полученные значения сопротивлений занести в поля табл. 1.1 и сравнить со значениями, вычисленными по формулам:
R13 = R1R3/( R1 + R3) и R24 = R2R4/( R2 + R4).
Т а б л и ц а 1.1
| Измерено | R13, Ом | R24, Ом | U1, мB | U2, мB | U3, мB | U4, мB |
| | | | | | | |
| I1 = I, мА | I2 = I, мА | I3 = I, мА | I4 = I, мА | |||
| | | | | |||
| Вычислено | R13, Ом | R24, Ом | R1, Ом | R2, Ом | R3, Ом | R4, Ом |
| | | | | | |
Собрать схему и, согласно варианту (см. рис. 1.4, б для варианта 40), установить значения параметров элементов схемы и приборов. Запустить программу MS10 (щёлкнуть мышью на кнопке
меню среды MS10) и занести показания приборов (значение тока (А1) и значения напряжений (V1, …, V4) на зажимах резисторов) в табл. 1.1 электронной тетради.Рассчитать сопротивления резисторов и занести их значения в табл. 1.1.
Скопировать и занести на страницу электронного отчёта копии рисунков схем (см. рис. 1.4, а и рис. 1.4, б) (в виде скриншотов после корректировки, например, в редакторе Paint или непосредственно после выделения схем и нажатия клавиш Alt+PrtSc клавиатуры).
Задание 3. Измерить индуктивность катушки и ёмкость конденсатора косвенным методом по результатам прямых измерений напряжения, тока и мощности RL- или RC-ветви и косвенного измерения угла сдвига фаз φk.
С
этой целью собрать на рабочем поле программной среды MS10 схему цепи (см. рис. 1.5), либо открыть файл 1.5.ms10, и установить:
параметры идеального источника синусоидального напряжения
действующее значение ЭДС Е = 5 + N, В; частоту f = 1 кГц при измерении индуктивности L катушки и частоту f = 10 кГц при измерении ёмкости C конденсатора; начальную фазу напряженияu = 0; режим работы АС (переменный ток) амперметра А (RА = 1 нОм) и вольтметра V (RV = 10 MОм);
значение сопротивления R1 = 25 Ом резистора R1 (имитирующего активное сопротивление катушки) и сопротивление R2 = 10 Ом резистора R2;
значение индуктивности катушки L = 5 + int(N/5), мГн и ёмкости конденсатора С = 1 + int(N/10), мкФ, где int(a/b) – целая часть операции a/b;
красный цвет провода, соединённого с каналом А, и синий цвет провода, соединённого с каналом
В двухканального осциллографа ХSC1;
задать параметры осциллографа XSC1. При этом на вход канала А подано напряжение с источника INУT, пропорциональное входному току i, а на вход канала В подано напряжение u с зажимов источника напряжения е. Цветовая окраска осциллограмм (см. рис. 1.3, а) соответствует установленным цветам проводов, соединённых с соответствующими входами каналов прибора XSC1.
Примечание. В модели осциллографа XSC1 среды MS10 реализовано "внутреннее соединение" правых входов каналов А и В (см. рис. 1.3, б и рис. 1.5) с узлом схемы цепи, к которому подключен элемент , названный "Аналоговая земля". Поэтому не обязательно соединять проводниками правые выводы каналов А и В осциллографа с "заземлённым" узлом схемы. Элемент имеет нулевой потенциал. Потенциалы других узлов схемы измеряются относительно заземлённого узла;
чувствительность 200 мВ/дел (mV/div) канала А осциллографа и 5 или 10 B/дел (V/div) канала В; длительность развертки (TIME BASE) в режиме Y/T 0,2 мс/дел (2 ms/div). При измерениях указанные цены делений рекомендуется изменять таким образом, чтобы амплитуды напряжений были бы равны не менее 0,5…0,75 высоты экрана осциллографа, а по оси времени укладывалось бы два-три периода колебания напряжений;
управляющую переключателем клавишу
S клавиатуры;
значение коэффициента передачи INUT k = 1 Ом;
управляемый контакт переключателя S в нижнее положение, т. е. подключить R1L-ветвь к источнику е.
Запустить программу MS10 (щёлкнуть мышью на кнопке
меню среды MS10), снять показания приборов и занести их в поля табл. 1.2 электронной тетради по работе. Методика определения угла сдвига фаз j между напряжением и током описана в п. 4 раздела "Теоретические сведения …".Убедиться (см. рис. 1.3, а), что ток i1 в R1L-ветви отстаёт по фазе от напряжения u на угол j1 = arctg(XL/R1) = arсcos(P1/UI1), где Р1 показание ваттметра. Скопировать и занести на страницу электронной тетради копию рисунка-чертёжа смоделированной схемы (см. рис. 1.5) с показаниями ваттметра и осциллограммами на экране осциллографа (см. рис. 1.3).
Установить частоту ЭДС f = 10 кГц источника е(t) и с помощью переключателя S подключить R2С-ветвь к источнику е. Показания приборов занести в табл. 1.2.
Убедиться (анализируя расположение осциллограмм на экране осциллографа), что ток i2 в R2С-ветви опережает по фазе напряжение u на угол j2 = arctg(