Pomiary w obwodach prądu stałego Cel ćwiczenia:
poznanie elementów układu (obwodu) prądu stałego,
poznanie podstawowych relacji prądowo-napięciowych i praw obwodu elektrycznego,
poznanie przydatnych twierdzeń i zasad dotyczących układów prądu stałego,
zapoznanie się z przyrządami do pomiaru wielkości elektrycznych,
nabycie podstawowych umiejętności praktycznych połączeniach elementów obwód elektryczny,
praktyczna weryfikacja praw, zasad i twierdzeń dotyczących obwodów prądu stałego
1. Charakterystyka źródła energii prądu stałego Przebieg pomiarów:
Zestawiamy układ jak na rysunku 1, zmieniając rezystancję R (opornica dekadowa) dokonujemy pomiaru napięcia (wo1tomierz cyfrowy). Wyniki pomiarów zestawiamy w tabeli 1.1.
Na podstawie wyników pomiarów wykreślamy charakterystyki U = f(1), U = f(R), I =f(R), P = f(R).
Rys. 1. Układ do pomiaru charakterystyk Źródła energii Tabela 1.1 Wyniki pomiarów charakterystyki źródła
I=U/R ; P=U *I=R*I2 R[Ω]
U[V]
I[A]
P[W]
2 Sprawdzanie zasady superpozycji
Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do ilustracji zasady superpozycji Przebieg ćwiczenia:
zestawiamy układ pomiarowy jak na rysunku 2, przeprowadzając wcześniej pomiar stosowanych rezystorów; po załączeniu żródeł napięcia odczytujemy wskazania przyrządów
w tym samym układzie usuwamy drugie źródło napięcia E2 zastępując je zwarciem (działa źródło E1 i odczytujemy wskazania przyrządów
w wyjściowym układzie usuwamy pierwsze ze źródeł E1) (zastępując je zwarciem);
działa źródło E2 i odczytujemy wskazania przyrządów
wyniki każdego z pomiarów notujemy w tabeli 3.2 (wiersze 1,2 i 3)
porównujemy wyniki pomiarów (wiersz 1) z wynikami rachunku (wiersz 4)
przeprowadzić obliczenia teoretyczne prądów w układzie o danych z powyższej tabeli metodą: superpozycji prądów (opis dwójnikowy), praw Kirchhoffa lub metodą prądów oczkowych (równania sieciowe).
Tabela 2. Zestawienie wynik6w pomiar6w i obliczd1; sprawdzanie praw Kirchhoffa i zasady superpozycji.
Pomiary Sprawdzanie praw
Kirchhoffa Lp. Źródła I1[mA] I2[mA] I3[mA] U1[V] U2[V] U3[V] I1+I2+I3 E1+E2+U1+U2
1. E1 i E2
2. E1
3. E2
4. Sumowanie wierszy 2 i
3
5. Porównanie wierszy 1 i
4
3. Ilustracja twierdzenia Thevenina Przebieg ćwiczenia:
pomiary wstępne prowadzimy w układzie według rysunku 3 (z obydwoma źródłami), dokonując wcześniej pomiaru stosowanych rezystorów; jako wyróżnioną parę zacisków przyjmujemy zaciski AB (w miejsce rezystora R4 zastosować rezystor dekadowy)
zmieniając R4 od zera do 00 dokonać odczytu woltomierza i amperomierza; wyniki pomiarów zestawić w tabeli 3
na podstawie pomiaru napięcia na rozwartych zaciskach AB i prądu w zwartych zaciskach AB obliczyć RAB= UABO/IABz i zestawić układ jak na rys. 3e; jako źródła napięcia E użyć zasilacza z napięciem regulowanym, rezystancję RAB nastawić na opornicy dekadowej, a jako rezystancję obciążenia użyć opornicy dekadowej
na podstawie pomiarów UABo, IAbz, RAB zbudowac dwojnik zastępczy
zmieniając Ro w układzie jak na rys. 3e dokonać pomiaru prądów i napięć, porównać wyniki pomiarów otrzymanych w układzie pierwotnym i w układzie zastępczym
przeprowadzić obliczenia teoretyczne układu pierwotnego i na tej .podstawie zbudować dwójnik zastępczy tego układu od strony zacisków AB.
Tabela 3 Wyniki pomiarów; sprowadzenie rozgałęzionego układu do dwójnika zastępczego (twierdzenie Thevenina)
R[Ω] ∞ U[V] 0
I[mA]
Pomiary w układzie rozgałęzionym
P[mW] o R[Ω] ∞ U[V] 0 I[mA]
Pomiary w układzie dwójnika zastępczego
P[mW] 0
Dopasowanie odbiornika do źródła - wykorzystać układ 3e i pomiary w układzie dwójnika
zastępczego (tab.3). Na podstawie dokonanych pomiarów wykreślić dla obu obwodów następujące zależności: P = f(Ro), U = f(Ro), I = f(Ro), U = f(I).
Literatura
1. P. Hempowicz, R.Kiełszyna, A.Piłatowicz, ; Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, WNT, Warszawa 1999
2. ST.BolkowskiL; Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 1998
3. M.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki; Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa 2003
4. Wł.Dąbrowski,A.Dąbrowski,ST.Krupa, A.Miga; Elektrotechnika,ćwiczenia laboratoryjne, Drukarnia GS, Kraków 2002
