Экспериментальное исследование переходных процессов в цепях R-C и R-L-C

Лабораторная работа №12

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ»

Цель работы:

Экспериментальное  исследование  переходных  процессов  в  цепях R-C и R-L-C.

Содержание работы:

В данной работе предполагается наблюдать на экране электронного осциллографа (ЭО) временные зависимости u_c(t) и i(t) в следующих режимах:

1.  Включение цепи R-C на источник постоянного напряжения (рис.1).

Рис.1

2.  Короткое замыкание цепи R-C (рис.2).

 

Рис.2

3.  Включение цепи R-L-C на источник постоянного напряжения при

                    а) R>R_кр (апериодический режим)

                    б) R<R_кр (колебательный режим)

 

Рис.3

Переходной процесс – явление, длящееся доли секунды. Чтобы наблюдать кривые u_c(t) и i(t) на экране осциллографа, необходимо коммутацию периодически повторять. Для этого используют электронный ключ, который с частотой 50 Гц изменяет положение контакта К.

Этот же электронный ключ (ЭК) используется для приведения схемы к первоначальному состоянию (u_c=0 или u_c=E).

Монтажная схема изображена на рис рис.4.

 

Рис. 4 Монтажная схема

Цепь собирается на наборном поле (Н.П.). В качестве R используется R₄ блока переменных сопротивлений, L - элемент № 27 (L=30 мГн), С – элемент № 15 (С=1мкф).

Схема подключается к регулируемой постоянной э.д.с.

Порядок выполнения работы:

1.  Собрать монтажную схему (рис.4).

2. Для исследования цепи RC вместо катушки индуктивности ставят перемычку, R₄ выставляют порядка 800¸900 Ом.

3. После проверки схемы преподавателем включают БПН, БТН и ЭО. Постоянную э.д.с. установить Е=10 В.

4. Подключить ЭО к конденсатору С, срисовать с экрана кривую u_c(t). Развертка по горизонтали должна быть подобрана так, чтобы было видно начало следующего заряда конденсатора (рис. 5).

 

Рис.5

5. Подключить осциллограф к активному сопротивлению R. Не меняя настройки осциллографа, срисовать кривую i(t).

6. Поменять местами провода, подходящие к точкам 1 и 2 (см. рис. 4). В этой схеме происходит практически мгновенный заряд емкости до напряжения Е=10 В с последующим разрядом цепи R-C.

Подключая осциллограф к емкости и активному сопротивлению, срисовать кривые u_c(t) и i(t) в режиме разряда конденсатора.

7. Вернуть схему в первоначальное состояние (обратно поменять местами провода, подходящие к точкам 1 и 2), снять перемычку с катушки индуктивности L.

8. Рассчитать критическое сопротивление .

9. Установить R₄=2R_кр. И наблюдать на осциллографе кривые u_c(t) и i(t) в апериодическом режиме. Зарисовать эти кривые.

10. Плавно уменьшая сопротивление R от 2R_кр., наблюдать переход апериодического режима в колебательный. Сравнить расчетное R_кр.  с экспериментальным.

11. Установить R₄=0,1R_кр. и наблюдать на осциллографе кривые u_c(t) и i(t) в периодическом режиме. Зарисовать эти кривые.

Вывод: экспериментально  исследовали  переходные  процессы  в  цепях R-C и R-L-C. Снимали кривые с осциллографа.