OTC_02
.docФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ
(МТУСИ)
Кафедра теории электрических цепей
Лабораторная работа № 1
Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения.
Выполнил студент группы БИК1204 ОТФ-1 _______________ В.И.Шамилов
Москва 2013
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ
Эксперимент №1
E=2,4 B – ЭДС источника;
r = 320 Oм – внутреннее сопротивление источника;
R = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом – сопротивление нагрузки
I = E/(r + R) – ток в нагрузке от сопротивления R;
Uн = IRн = f(Rн) – падение напряжения на нагрузке от сопротивления Rн;
Pист = EI = f(Rн) – мощность источника тока от сопротивления Rн;
Pr = I2r = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;
Pн = I2Rн = f(Rн) – мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления Rн;
η = 100%( Pн/ Pист ) = f(Rн) - КПД цепи от сопротивления нагрузки Pн.
Таблица №1
По предварительному расчету |
Получено экспериментально |
|||||||||||
RН, Ом |
I, мА |
UH, В |
Pист, Вт |
Pr1 Вт |
PH Вт |
Ƞ % |
I, мА |
UH, В |
Pист, Вт |
Pr1 Вт |
PH Вт |
Ƞ % |
0 |
7,5 |
0 |
0,018 |
18 |
0 |
0 |
7,5 |
0 |
0,018 |
18 |
0 |
0 |
10 |
7,27 |
0,73 |
0.017 |
16.9 |
0.53 |
3.11 |
7,27 |
0,73 |
0.017 |
16.9 |
0.53 |
3.11 |
20 |
7,06 |
0,141 |
0.0169 |
15.9 |
0.997 |
5.9 |
7,06 |
0,141 |
0.0169 |
15.9 |
0.997 |
5.9 |
40 |
6,67 |
0,266 |
0.016 |
14.2 |
1.78 |
11.11 |
6,67 |
0,266 |
0.016 |
14.2 |
1.78 |
11.11 |
80 |
6 |
0,48 |
0.0144 |
11.52 |
2.88 |
20 |
6 |
0,48 |
0.0144 |
11.52 |
2.88 |
20 |
320 |
3,75 |
1,20 |
0.009 |
4,5 |
4.5 |
50 |
3,75 |
1,20 |
0.009 |
4,5 |
4.5 |
50 |
1280 |
1,5 |
1,92 |
0.0036 |
0.72 |
2.88 |
80 |
1,5 |
1,92 |
0.0036 |
0.72 |
2.88 |
80 |
2560 |
0,83 |
2,125 |
0.001992 |
0.22 |
1.76 |
88.89 |
0,83 |
2,125 |
0.001992 |
0.22 |
1.76 |
88.89 |
5000 |
0,45 |
2,25 |
0.00108 |
0.065 |
1.0125 |
93.99 |
0,45 |
2,25 |
0.00108 |
0.065 |
1.0125 |
93.99 |
Эксперимент №2
ИНУТ: γ = 3 Ом – управляющее состояние;
i(t) = 2sin(2πft) – управляющий ток.
f = 2 кГц - частота
Uм = Iм * γ – амплитуда напряжения
Таблица №2:
По предварительному расчету |
ЭВМ |
|||
RH, Oм |
Ƴ, Ом |
Im, A |
Um, B |
Um, B |
100 |
3 |
2 |
6 |
6 |
200 |
3 |
2 |
6 |
6 |
200 |
1,5 |
2 |
3 |
3 |
СХЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Эксперимент №1:
Эксперимент №2:
ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Эксперимент №1
-
Зависимость тока от сопротивления нагрузки
-
Зависимость напряжения от сопротивления нагрузки
-
Зависимость мощности источника от сопротивления источника
-
Зависимость мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении источника, от сопротивления нагрузки
-
Зависимость мощности, выделяемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки:
-
Зависимость КПД цепи от сопротивления нагрузки
Эксперимент №2
1)Rн = 100 Ом
2)Rн = 200 Ом
Вывод: сопротивление нагрузки не влияет на амплитуду тока ИНУТ.
3) Um = 3 Oм
Вывод: при изменении управляющего напряжения, изменяется также и напряжение в ИНУТ.
Общий вывод
Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе MicroCap, полностью совпадают с данными и графиками, полученными в результате предварительного расчёта.
Вопросы для самопроверки
-
Какой источник называется источником ЭДС. Приведите примеры независимых и зависимых источников.
-
Режимы работы ЭДС.
-
Чему равно падение напряжения на нагрузке UH при RH = r?
-
Чему равна мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Рr, при RH = r?
-
Чему равен КПД при RH = r?
Ответы
-
Источник электрической энергии представляет собой прибор, преобразующий какой-либо вид энергии в электрическую. Он создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов. Таким образом в проводящей среде создается электрическое поле, которое и вызывает упорядоченное, направленное движение носителей электрических зарядов, т. е. электрический ток. Происхождение электрического тока сопровождается непрерывным расходованием энергии на преодоление сопротивления. Эту энергию доставляет источник электрической энергии, в котором происходит процесс преобразования механической, химической, тепловой или других видов энергии в электрическую. Способность источника электрической энергии создавать и поддерживать на своих зажимах определенную разность потенциалов называется электродвижущей силой, сокращенно э. д. с. Источник электрической энергии обладает эдс в 1 вольт, если при перемещении по всей замкнутой цепи заряда в 1 кулон совершается работа, равная 1 джоулю.
Важными разновидностями источников ЭДС и тока являются зависимый источник ЭДС и зависимый источник тока. Зависимым источником электродвижущей силы называют такой источник, в котором ЭДС зависит от тока или напряжения в некотором участке цепи. Часто такие источники также называют управляемыми. Если значение ЭДС источника зависит от тока (или напряжения), то говорят, что такой источник управляем током (или напряжением). (операционный усилитель)
-
А) Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи.
Б) Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями.
В) Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность.
Г) Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приемика становится равным нулю.
-
1,20 В
-
4,5 Вт
-
50%