Файл: Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпет. 001 Рбэ (902) 2006.doc

Задание
Выведите на экран виртуального осциллографа синусоидальные токи и напряжение на резисторе и определите следующие величины :

амплитудное значение напряжения U_m_,

амплитудное значение тока I_m_,

действующее значение напряжения U,

действующее значение тока I_,

период T,

частота f,

угловую частоту ,

фазовый сдвиг ,

мгновенное значение напряжения u в момент времени t = T / 3.
Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.3), подключите регулируемый источник синусоидального напряжения (U = 3…7 В, f = 0,2…1 кГц). В качестве измерительных приборов включите в схему каналы коннектора.

Рис. 2.3

Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.
Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного - двух периодов напряжения и тока.
Определите по осциллографу все указанные ниже величины.

Амплитудное значение напряжения
U_m =
Амплитудное значение тока
I_m = U_m  R =
Действующее значение напряжения
U = U_m  2 =
Действующее значение тока
I = I_m  2=

Период
T =
Частота
f = 1  T =
Угловая частота
 = 2    f =
Фазовый сдвиг
 =

Мгновенное значение напряжения u в момент времени t = T / 3
u = U_m sin t =
Примечание: t –угол, измеряемый в радианах.

Запишите результаты измерений и вычислений в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Средства измерения	U_m, В	I_m, мА	U, В	I, мА	T, мС	f, В	, рад/с	, град	u(Т/З) В
Осциллограф
Виртуальный прибор							-		-

Измерьте U_m, I_m, U, I с помощью виртуальных приборов, занесите результаты в табл. 2.1 и сравните с результатами измерения осциллографом.

Включите блок «Приборы II», сделайте необходимые «подключения», измерьте T, f, . Запишите полученные значения в табл. 2.1 и сравните с результатами, полученными с помощью осциллографа.

3. Активная мощность цепи синусоидального тока

3.1. Общие сведения

Когда синусоидальное напряжение прикладывается к резистивной нагрузке, в ней возникает синусоидальный ток. При этом ток и напряжение совпадают по фазе, то есть оба они достигают положительных и отрицательных амплитудных значений одновременно (рис. 3.1).

Рис. 3.1
Мощность, которая выделяется в чисто резистивной нагрузке определяется как произведение напряжения на ток. Кривую мгновенных значений мощности можно построить, перемножая мгновенные значения напряжения и тока, взятые попарно в различные моменты времени
p = u i
Среднее значение мощности (она пульсирует с двойной частотой) выражается через действующие значения напряжения и тока на резисторе:
P = U  I
или через омическое сопротивление R в Омах
P = I²R и P = U²/ R.
Она называется активной мощностью.

3.2. Экспериментальная часть

Задание
Снимите с помощью виртуального осциллографа синусоидальные кривые напряжения и тока в резистивной цепи, сделайте бумажные копии осциллограмм и постройте кривую мощности, перемножая мгновенные значения напряжения и тока.
Порядок выполнения эксперимента
 Соберите цепь согласно схеме (рис. 3.2), подключите источник синусоидального напряжения и установите следующее напряжение с помощью осциллографа: U= 5 В, f = 0,5 кГц.

Рис. 3.2

Включите виртуальный приборы V0, A1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.
Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.
Включите блок «Приборы II», выбирая из меню прибор «Активная мощность», подключите его к V0 и A1 и запишите значение активной мощности:

P = …. Вт

Перенесите осциллограммы напряжения и тока на бумагу (рис. 3.3).
Определите мгновенные значения напряжения и тока для моментов времени, указанных в табл. 3.1, и затем постройте кривую мощности на графике (рис. 3.3)

Таблица 3.1

Время, мс	Напряжение u, В	Ток i, МА	Мгновенная мощность p, мВт
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0

Рис. 3.3

По графику p(t) определите среднее значение (активную мощность) и сравните ее с активной мощностью, измеренной виртуальным ваттметром.

По осциллограмме: P_ср= …. Вт

По ваттметру: P = …. Вт

4. Цепи синусоидального тока с конденсаторами

4.1. Напряжение и ток конденсатора

4.1.1. Общие сведения

Когда к конденсатору приложено синусоидальное напряжение, он периодически заряжается и разряжается. Ввиду переменного характера напряжения периодически меняется также полярность заряда конденсатора. Ток в конденсаторе i_C достигает своего амплитудного значения каждый раз, когда напряжение u_C на нем проходит через нуль (рис. 4.1.1.). Таким образом, синусоида тока i_C опережает синусоиду напряжения u_Cна 90^О.

Фазовый сдвиг:

 = _u- _i = -90^о.

Рис. 4.1.1

4.1.2. Экспериментальная часть

Задание
Выведите кривые тока и напряжения конденсатора на экран виртуального осциллографа и определите фазовый сдвиг между синусоидами u_C(t) и i_C(t).
Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.1.2) и подключите регулируемый источник синусоидального напряжения при U= 5 В и f = 1 кГц. Напряжение источника установите с помощью мультиметра.

Включите виртуальный приборы V0, A1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

Рис. 4.1.2

Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.
Перенесите кривые на график (рис. 4.1.3) и определите период и фазовый сдвиг между напряжением на конденсаторе u_C(t) и током i_C(t).

Рис. 4.1.3
Из осциллограммы: прериод Т = мС; фазовый сдвиг  = .

Включите блок «Приборы II», выберите из меню прибор «Угол сдвига фаз» и «подключите» его к V0 и A1. Убедитесь, что вы правильно определили фазовый сдвиг по осциллографу.