2. Методика выполнения работы Принципиальная схема эксперимента

П ринципиальная схема эксперимента приведена на рис. 4.7. В положении 1 ключа конденсатор заряжается отрицательным зарядом от источника , а в положении 2 – разряжается через сопротивление . Диаграммы напряжений на емкости и резисторе приведены на рис. 4.8.

При переводе ключа в положение 1 конденсатор начинает заряжаться, и на его верхней обкладке накапливаются отрицательные заряды; при этом через резистор течет ток, который создает в нем отрицательное падение напряжения. При переключении в положение 2 конденсатор начинает разряжаться через тот же резистор, но полярность напряжения на резисторе меняется на обратную.

Соответствующая временная зависимость напряжения на емкости приведена на нижней диаграмме рис. 4.8.

Форма временных зависимостей напряжений определяется постоянной времени цепи . На диаграммах рис. 4.8 сплошными линиями изображены эти зависимости при  ( – время переключения), а пунктирными линиями изображены зависимости, соответствующие .

Указанные зависимости для  и  можно объяснить так же из уравнения (4.11).

Рассмотрим случай . Поскольку в этом случае время заряда конденсатора значительно меньше времени переключения, то за время переключения напряжение на конденсаторе существенно не изменится и его можно приближенно считать равным нулю. В этом случае напряжение на сопротивлении примерно равняется . Поэтому цепь, приведенная на рис. 4.9, называется переходной.

При тех же условиях напряжение на емкости можно найти из выражения . Так как в этом случае ток, заряжающий конденсатор, равен , то заряд на конденсаторе равен:

, (4.19)

а напряжение на конденсаторе:

. (4.20)

Поэтому цепь, приведенная на рис. 4.10, в которой напряжение снимается с обкладок конденсатора, называется интегрирующей.

Для противоположного условия  напряжение на емкости в уравнении (4.11) можно приближенно считать равным , поскольку при этом конденсатор успевает зарядиться.

Из условия , имея в виду уравнение (4.13), получим:

. (4.21)

Тогда напряжение на резисторе равно:

. (4.22)

Поэтому цепь, изображенная на рис. 4.11, называется дифференцирующей.

Описание сменной платы

Принципиальная схема сменной платы приведена на рис. 4.12.

В отличие от схемы, приведенной на рис. 4.7, в этой схеме в качестве ключей и используются быстродействующие магнитные реле – герконы (рис. 4.13). На обмотке реле через диоды и подается переменное напряжение частотой 50 Гц.

Поскольку диоды и включены в противоположных направлениях, то токи через обмотки и протекают в разные полупериоды переменного напряжения. Поэтому в каждый момент времени может быть замкнут только один из двух ключей. При замыкании конденсатор заряжается через резисторы и , а при замыкании – разряжается через переменное сопротивление . Тумблер служит для подключения к общей шине или резистора, или конденсатора, что соответствует схеме, приведенной на рис. 4.11, или схеме, приведенной на рис. 4.10.