- •Делитель напряжения
- •1. Проверка закона Ома
- •Задание 1. Проверить выполнение закона Ома с помощью измеренных экспериментально значений напряжений ur1 ,ur2 и тока I в схеме, представленной на рис.2 а).
- •2. Проверка законов Кирхгофа
- •Талица 2
- •3. Исследование резистивного делителя напряжения
- •4. Исследование резистивного делителя тока
- •4. Исследование резистивной мостовой схемы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
Талица 2
Вариант |
R1, кОм |
R2, кОм |
R3, кОм |
E, В |
J, мА |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
1 |
1 |
3 |
2 |
1 |
3 |
2 |
1 |
4 |
1 |
3 |
2 |
1 |
2 |
5 |
3 |
1 |
2 |
2 |
2 |
6 |
2 |
2 |
3 |
3 |
1 |
Таблица 3
Вариант № |
J1 |
I1 |
I2 |
I3 |
E1 |
UR1 |
UR2 |
UR3 |
Расчетные значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспер. значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 .2. Собрать на рабочем поле схему цепи с измерительными приборами, как показано на рис.4. При включении измерительных приборов обратить внимание на полярность внешних полюсов вольтметра и амперметра.
2.3. Установить параметры вольтметров, амперметров и элементов: режим DC, RU = 10 МОм, RI = 1 нОм, значения сопротивлений, ЭДС и тока источников в соответствии со своим вариантом.
2.4. Включить режим измерения (нажать кнопку “0”). Приборы покажут результат измерений при соответствующей полярности полюсов приборов. Записать результаты в таблицу 3.
2.5. По результатам расчета и измерений показать на схеме стрелками положительные направления тока и напряжений на элементах цепи и ответить на вопрос, поставленный в задании 2.
3. Исследование резистивного делителя напряжения
Делителем напряжения называют цепь, образованную элементами (резисторами, конденсаторами и т.д.), соединенными последовательно. На рис. 5 а) показан такой делитель из двух сопротивлений. Напряжение источника сигнала U делится на два напряжения UR1 и UR2, которые по Закону Ома пропорциональны току I, протекающему через сопротивления.
Пользуясь вторым законом Кирхгофа и законом Ома, можно записать уравнения электрических величин делителя
Меняя значения R1 и R2, можно менять напряжения на сопротивлениях.
В практических схемах делитель напряжения часто изображают в виде Г-образного четырехполюсника (рис. 5 б). Напряжение источника U1 называют входным напряжением Uвх = U1. Напряжение U2 на сопротивлении R2 называют выходным напряжением Uвых = U2 четырехполюсника (делителя), т.к. оно используется для дальнейшего преобразования.
О свойствах делителя напряжения принято судить по параметру, называемому коэффициентом передачи по напряжению.
Коэффициентом передачи по напряжению KU цепи называют отношение выходного напряжения к входному
Т
KU
=
Uвых/Uвх
(5)
Коэффициент передачи по напряжению пропорционален сопротивлению, на котором измеряется напряжение, и обратно пропорционален сумме двух сопротивлений делителя.
Коэффициент передачи KU (для краткости слова «по напряжению» в дальнейшем тексте будем опускать) является важнейшей характеристикой цепи, так как дает возможность рассчитать напряжение на выходе делителя по известному напряжению на входе:
U вых = Ku∙Uвх.
Как видно из (5), коэффициент передачи не зависит от входного напряжения и определяется только параметрами элементов (сопротивлениями), из которых собрана цепь, а также от способа их соединения.
Частные случаи:
а) R1 = 0, KU = 1 или R2 = , KU = 1 .– выходное напряжение равно входному;
б) R1 = , KU = 0 или R2 = 0, KU = 0 – выходное напряжение равно нулю;
З адание 3. Исследовать влияние величины R1 на коэффициент передачи по напряжению при R2 = const.
3.1.Собрать цепь по схеме рис.6.
3.2. Установить R2 = 2 кОм, U1 = 1 В и параметры вольтметра: DC, RU = 10 МОм.
3.3. Измерить вольтметрами величину напряжения UR1 и выходного напряжения U2 при разных значениях R1, указанных в таблице 4. Результат измерений записать в таблицу 4.
Таблица 4
R1, кОм |
0.1 |
0.2 |
0.5 |
1 |
2 |
4 |
8 |
18 |
38 |
200 |
UR1, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.4. Подсчитать значение коэффициента передачи KU при заданных значениях R1 и записать в таблицу 4.
3.5. Построить зависимости: UR1 = f(R1), UR2 = f(R1), KU = f(R1) при R2 = const.
Оценить влияние величины R1 на коэффициент передачи по напряжению.
Задание 4. Исследовать влияние величины R2 на коэффициент передачи по напряжению при R1 = const. в схеме по рис. 6.
4.1. Установить R1 = 1 кОм.
4.2. Измерить вольтметрами величину напряжения UR1 и выходного напряжения U2 при разных значениях R2, указанных в таблице 5. Результат измерений записать в таблицу 5.
Таблица 5
R2, кОм |
0.1 |
0.2 |
0.5 |
1 |
2 |
4 |
9 |
19 |
39 |
100 |
UR1, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3. Подсчитать значение коэффициента передачи KU при заданных значениях R2 и записать в таблицу 5.
4.4. Построить зависимости: UR1 = f(R2), UR2 = f(R2), KU = f(R2) при R1 = const.
Оценить влияние величины R2 на коэффициент передачи по напряжению.
4.5. Сравнить построенные зависимости по пп. 3.5 и 4.4 и определить, при каких значениях R1 и R2 KU = 0,5.