Главная | Обратная связь

Экспериментальная часть

Задание

Вывести на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения на катушке индуктивности при подключении и отключении источника постоянного напряжения. В каждом из этих случаев определить экспериментально и рассчитать докоммутационные (t = - 0), начальные (t = + 0) и установившиеся (t® ) значения тока и напряжения на катушке, определить по осциллограмме постоянную времени цепи

.

Экспериментальная часть

• Соберите цепь согласно схеме (рис.10.2.2), включив в неё вместо изображенных измерительных приборов соответствующие гнёзда коннектора.

 

Рис. 10.2.1

· Включите осциллограф, установите развёртку 0,5 мС/дел и перерисуйте изображение тока и напряжения на катушке на график (рис.10.2.2). Не забудьте указать масштаб для каждой кривой.

· Определите по графику или непосредственно по осциллографу докоммутационные (t = - 0) начальные (t = + 0) и установившиеся (t® ) значения токов и напряжений на катушке в двух случаях: 1. - ключ замыкается; 2. - ключ размыкается. Занесите их в табл. 10.2.1.

· Рассчитайте токи и напряжения на катушке для этих же моментов времени, занесите результаты также в табл. 10.2.1. Сравните результаты расчёта и эксперимента.

· Определите по осциллограммам постоянные времени при включенном и при отключенном источнике питания.

 

Таблица 10.1.1

t	Включение, t = мС	Выключение, t = мС
uL, В	iL, мА	uL, В	iL, мА
- 0, расчёт - 0, эксперимент
+ 0, расчёт + 0, эксперимент
, расчёт , эксперимент

 

 

Рис.10.2.2

Затухающие синусоидальные колебания в R-L-C контуре

Общие сведения

 

Взамкнутом контуре (рис. 10.3.1) после отключении его от источника постоянного или переменного напряжения могут возникнуть затухающие синусоидальные колебания, обусловленные начальным запасом энергии в электрическом поле конденсатора и в магнитном поле катушки индуктивности.

В общем случае состояние цепи определяется из дифференциального уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа:

 

 

Поскольку то

или

 

 

Рис. 10.3.1.

 

Вид решения этого дифференциального уравнения зависит от характера корней характеристического уравнения:

Корни этого уравнения:

Когда , корни вещественные отрицательные и процесс изменения тока и напряжений имеет апериодический затухающий характер (рис.10.3.2а). Если же R<R_кр,то возникает колебательный процесс (рис. 10.3.2б). Тогда решение дифференциального уравнения имеет вид:

 

sinwt,

где , .

 

Рис. 10.3.2.

 

При уменьшении сопротивления от некоторого значения большего, чем Rкр сначала увеличивается скорость затухающего апериодического процесса, затем, при R=Rкр качественно изменяется характер процесса – он становится колебательным - и при дальнейшем уменьшении сопротивления увеличивается частота колебаний и уменьшается затухание. При R, стремящемся к нулю, частота стремится к резонансной частоте , а затухание d– к нулю.

В данной работе заряд конденсатора до напряжения u₀ осуществляется однополярными прямоугольными импульсами напряжения и исследуется процесс его разряда на сопротивление и индуктивность во время пауз между импульсами. Повторяющийся процесс заряда и разряда конденсатора можно наблюдать на электронном или виртуальном осциллографе.