Контрольные вопросы

1. До какого значения возможно увеличение напряжения U (рис. 1.4), если резисторы, установленные на панели №6, рассчитаны на 50 Вт каждый, один амперметр – на 1А, а другие – на 2А?

2. В какую ветвь следует включить амперметр на 1 А (рис. 1.4)?

3. Какую из двух схем (рис. 1.2 или 1.3) следует использовать для измерения сопротивлений резисторов R₁, R₂ и RР₃ ?

4. Что необходимо предпринять, если возникнет недоверие к маркировке сопротивлений резисторов?

5. Что необходимо предпринять, если возникнет недоверие к показаниям стрелочных приборов?

6. Какой должна быть номинальная мощность резистора RР₃, чтобы он не оказался перегруженным при наиболее неблагоприятном режиме в процессе выполнения работы 1?

7. Что следует изменить в работе 1, чтобы снизить энергозатраты на ее проведение?

8. Что следует изменить в работе 1, чтобы снизить погрешности измерений?

9. Можно ли измерить сопротивление вольтметра В7-38?

10. Можно ли измерить сопротивление амперметра В7-38 с шунтом?

11.Что можно предпринять на данном стенде для снижения энергоемкости работы 1?

12. До какого уровня можно снизить энергоемкость работы 1 на данном стенде, если пренебречь погрешностями измерений?

13. Что надо изменить в оборудовании стенда, чтобы обеспечить снижение энергоемкости работы 1?

14. Что надо предпринять, чтобы снизить погрешности измерений, но не в ущерб снижению энергоемкости работы 1?

15. Что препятствует снижению энергоемкости данного исследования?

16. В какой степени влияют погрешности измерений на выполнение задач данного исследования?

17. Как найти оптимальное решение при одновременном решении трех задач снижения энергоемкости, повышения электробезопасности, оптимизации точности измерений?

18. Можно ли обеспечить снижение потребления электроэнергии за счет лучшей организации проведения лабораторного занятия? Что имеется ввиду?

19. Позволяют ли сведения, указанные в приложениях 1–3 ответить на контрольные вопросы работы 1 или необходимо пользоваться другими источниками?

20. Какие указания по мерам безопасности должны соблюдаться при эксплуатации универсальных цифровых вольтметров В7-22А и В7-38?

21. Как определяется погрешность измерения сопротивления резистора при измерениях методом вольтметра и амперметра?

22. Какие меры безопасности используются в работе 1?

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЛИНЕЙНЫМИ И НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Цель работы

Ознакомление с методикой построения вольтамперных характеристик линейных и нелинейных элементов, включенных в электрические цепи графическим методом расчета таких цепей, научиться соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

Теоретическое введение

При расчете нелинейных электрических цепей, т. е. таких, которые содержат хотя бы один нелинейный элемент, удобно пользоваться графическим методом с использованием экспериментальных вольтамперных характеристик элементов цепи.

Рис. 2.1	Рис. 2.2

На рис. 2.1 представлена схема последовательного, а на рис. 2.2 параллельного соединения линейного элемента (резистора R) и нелинейного элемента (полупроводникового диода VД), вольтамперные характеристики, которых приведены на рис. 2.3 и 2.4.

Рис. 2.3	Рис. 2.4

При последовательном соединении элементов цепи определение зависимости тока на входе от значения приложенного напряжения производится, как показано на рис. 2.3, суммированием напряжений U’ = U'_R + U'_Д при заданном значении тока I’.

При параллельном соединении элементов цепи указанную зависимость находят суммированием соответствующих токов I’ = I’_Д + I'_R при заданном значении напряжения U’ (рис. 2.4).

Аналогично находят координаты других точек результирующих вольтамперных характеристик цепи путем изменения значения I' и U’.

Оборудование для проведения работы и объекты исследования

Работа проводится на стенде типа ЭВ-4. Используется панель №6, на которой установлены стрелочные амперметры с пределами измерения 0–2 А, 0–2 А, 0–1 А и вольтметр 0–150 В, резисторы, полупроводниковый диод и лампа накаливания 40 Вт, 127 В. Для проведения измерений используются также два цифровых вольтметра, установленных на панели № 8 (см. Приложения 2, 3).

Для образования электрических цепей используются источник постоянного напряжения 0…220 В, установленный на панели источников питания и специальные соединительные провода, входящие в комплект стенда ЭВ-4.

Объектами исследования являются резисторы, диод и лампа накаливания.

Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности

1. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием панелей №6 и №8.

Рис. 2.5

2. Исследовать электрическую цепь рис. 2.5

а) собрать электрическую цепь согласно рис 2.5

б) ручку регулятора переменного резистора RP₃ установить в крайнее левое положение. При этом RP₃ будет равно 150 Ом;

в) подключить собранную схему (рис. 2.5) к выключенному регулируе­мому источнику питания постоянного напряжения (0-220 В), предъявить преподавателю или лаборанту результаты своей работы по пунктам а, б, в;

г) в присутствии преподавателя или лаборанта установить регулятор напряжения источника на ноль, а затем включить его. Плавно увеличивая напряжение, провести измерения токов и напряжений на участках цепи при напряжениях на входе 50 70, 90, 100, 110 В. Результаты измерений за­нести в табл. 2.1. Снизить напряжение источника до нуля и отключить его

Таблица 2.1

U, В	Измерения					Вычисления
	U1, В	U2, В	I1, А	I2, А	I3, А	R1, Ом	R2, Ом	RP3, Ом	R, Ом
50
70
90
100
110

3. Исследовать нелинейные электрические цепи:

а) собрать электрическую цепь для снятия прямой ветви вольтамперной характеристики полупроводникового диода VД, схема которой представлена на рис. 2.6. Измерение тока производить магнитоэлектрическим амперметром с пределом измерения 2А, а измерение прямого напряжения на диоде – цифровым вольтметром на пределе измерения 2 В;

Рис 2.6

б) в присутствии преподавателя или лаборанта включить источник питания и, изменяя напряжение на входе от нуля до значения, при которой ток в цепи равен 2 А, записать показания вольтметра в табл. 2.2 при токах, указанных ниже

Таблица 2.2

I(А)	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
U (В)

в) собрать электрическую цепь для снятия вольтамперной характеристики лампы накаливании VL, схема которой представлена на рис. 2.7; для измерения включить магнитоэлектрический амперметр с пределом измерения 1 А, а для измерения напряжения цифровой вольтметр на пределе измерения 200 В;

Рис. 2.7

г) в присутствии преподавателя или лаборанта включить источник питания и измерить ток в цепи при напряжениях на лампе U_Л: 20, 60, 110, 120, 130 В.

Результаты измерений представить в следующем виде:

UЛ (В)	20	60	110	120	130
I (А)

д) под контролем преподавателя или лаборанта снять вольтамперные характеристики при последовательном соединении резистора (R = 150 Ом) и лампы накаливания VL (рис. 2.8) и при параллельном их соединении (рис. 2.9). Для измерения токов и напряжений использовать два цифровых вольтметра с пределами измерений 2000 мА и 200 В.

Результаты измерений оформить в следующем виде:

Последовательная цепь (рис. 2.8)	U (В)	20	40	60	80	100	120	150	180
	I (А)
Параллельная цепь (рис. 2.9)	U (В)	20	40	60	80	100	110	120	130
	I (А)

Внимание! В опыте рис. 2.9 резистор R=150 Ом при напряжениях 100…130 В перегружен, поэтому цепь не должна находиться под напряжением более 30 сек.

Рис. 2.8	Рис. 2.9

Обработка результатов

1. Используя данные измерений табл. 2.1 построить в одной координатной системе вольтамперные характеристики I₁(U₁), I₂(U₂), I₃(U₂). На основе этих характеристик построить суммарную вольтамперную характеристику I₁(U).

2. По характеристике I₁(U) определить суммарное сопротивление R, сравнить его с вычисленным значением R (табл. 2.1), определить отклонение от расчетной величины в %, при напряжении U = 100 В.

3. По данным измерений п.3,б построить вольтамперную характеристику полупроводникового диода и рассчитать относительную погрешность измерения тока для всех его значений от 0,1 до 2,0 А.

4. Построить в одной координатной системе вольтамперную характеристику резистора RP₃ = 150 Ом (табл. 2.1) и вольтамперную характеристику (ВАХ) лампы накаливания (данные измерений, п.3,г). Пользуясь этими характеристиками построить суммарную ВАХ при последовательном соединении резистора и лампы и ВАХ при параллельном соединении резистора и лампы.

На эти суммарные ВАХ наложить экспериментальные точки (данные измерений, п.3,д).