Лабораторная работа 9

СВОБОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Цель работы - экспериментальное исследование свободных процессов в линейных электрических цепях.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1. К исследуемой цепи, схема которой показана на рис. 35, подключите электронный ключ (ЭК), размещенный в верхней части стенда.

Рис. 35. Схема исследуемой цепи

2. Исследуйте свободные процессы в цепи первого порядка.

2.1. Регулятор резистора R1 установите в крайнее правое положение (максимальное сопротивление) и при отключенном ЭК измерьте с помощью вольтомметра В7-26 его величину. Запишите значение емкости C. Тумблер Т1 переведите в положение 2. Подключите осциллограф к емкости и при синхронизации от ЭК добейтесь устойчивого изображения свободного апериодического процесса.

2.2. Зарисуйте зависимость напряжения емкости от времени. По осциллограмме определите постоянную времени цепи t_э. Вычислите величину t_р по известным R₁ и C и определите относительную погрешность d.

Результаты занесите в табл. 20.

Таблица 20

Постоянная времени цепи

2.3. Установите регулятор резистора R₁ в среднее положение и при отключенном ЭК измерьте величину сопротивления. Зарисуйте зависимость напряжения на емкости от времени. По осциллограмме вновь определите постоянную времени цепи t_э, вычислите величину t_р по известным R₁ и C и определите погрешность d. Результаты занесите в табл. 20. Сравните результаты, сделайте соответствующие выводы.

3. Исследуйте свободные процессы в последовательном колебательном контуре.

3.1. Переключатель Т1 установите в положение 1 и регулятор резистора R₂ - в крайнее левое положение (минимальное сопротивление R₂=0), при котором сопротивление потерь контура равно сопротивлению потерь r катушки индуктивности. Осциллограф подключите к конденсатору.

3.2. Зарисуйте осциллограмму напряжения на конденсаторе в колебательном режиме при R₂=0. Определите период колебаний Т, частоту f, постоянную времени t, декремент затухания D, логарифмический декремент затухания d и добротность контура Q, результаты внесите в табл. 21.

3.3. Увеличьте сопротивление R₂ так, чтобы затухание свободного процесса заметно увеличилось, а режим остался колебательным, и повторите задание по предыдущему пункту.

Таблица 21

Параметры колебательного режима

3.4. Для двух выбранных ранее сопротивлений R₂ по измеренным значениям постоянных времени вычислите индуктивность контура L и ее сопротивление потерь r, а также постоянные времени t_р, сравнив их с экспериментальным значением t_э. Определите погрешности расчета постоянных времени d, результаты занесите в табл. 22. Сделайте выводы.

Таблица 22

Постоянная времени цепи

3.5. Увеличивая сопротивление R₂, по осциллограмме напряжения на емкости установите критический режим свободных колебаний в контуре, зарисуйте осциллограмму.

Переведите переключатель T₁ в положение 2 и измерьте сопротивление резистора R_2кр в критическом режиме, возвратите переключатель в положение 1.

По результатам расчетов в предыдущем пункте вычислите сопротивление R_2кр и сравните его с измеренным значением.

3.6. Установите в контуре апериодический режим свободных колебаний и зарисуйте осциллограмму напряжения на конденсаторе. Сравните осциллограммы свободных процессов в различных режимах.

ДЛЯ ПЫТЛИВЫХ

4. В цепи рис. 34 получите выражения для напряжения на конденсаторе в колебательном, критическом и апериодическом режимах. При найденных параметрах контура рассчитайте зависимости напряжения от времени, постройте графики. Сравните их с экспериментальными осциллограммами.