Politechnika Lubelska W Lublinie	Laboratorium Podst. Elektrotechniki
	Ćwiczenie nr 1
Łukasz Pietraś Paweł Oszust Piotr Zaremba Tomasz Sysa	Semestr II	Grupa ED 2.5	Rok akademicki 2001/2002
Temat ćwiczenia: Elementy obwodów elektrycznych		Data wykonania: 2002-02-27	Ocena:

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z elementami obwodów elektrycznych, takimi jak rezystory, kondensatory, cewki. W ćwiczeniu wyznaczamy charakterystyki prądowo- napięciowe, zarówno dla prądu stałego jak i zmiennego. Obserwujemy zachowanie się elementów w wyżej wymienionych warunkach.

1. Schematy pomiarowe:

Układ 1. Pomiar napięciem stałym

Układ 2. Pomiar napięciem zmiennym sinusoidalnym

2. Dobór przyrządów i przebieg pomiarów

Do ćwiczenia użyliśmy następujące przyrządy: autotransformator; mostek prostowniczy; rezystor R=46 Ohm, Imax=1,25A; kondensator C=18uF; cewka L=0,774H; miliamperomierz magnetoelektryczny, woltomierz magnetoelektryczny, miliamperomierz elektromagnetyczny, woltomierz elektromagnetyczny.

Ćwiczenie przeprowadzamy zmieniając wartość napięcia na autotransformatorze w układach z rezystorem, cewką i kondensatorem dla prądu stałego (ukł. 1) i zmiennego (ukł. 2). Wyznaczamy charakterystyki prądowo- napięciowe, obliczamy stosunek U/I. Wyniki zapisujemy w tabelach.

3. Tabele pomiarowe, wzory i przykłady obliczeń

Tabela 1.

Lp.	R			L			C			Na pię cie
		U	I	U/I	U	I	U/I	U	I		U/I
		V	A	Ω	V	A	Ω	V	A		Ω
1	54	1,25	43,2	85	1	85	250	0,9m	2,8*10^5		stałe
2	43	1	43	75	0.9	83,3	220	0,8m	2,75*10^5
3	38,5	0,9	42,8	68	0,8	85	180	0,6m	3*10^5
4	32	0,75	42,7	51,5	0,6	85,8	140	1m	1,4*10^5
5	21,5	0,5	43	33,5	0,4	83,8	100	0,7m	1,43*10^5
6	13	0,3	43,3	17	0,2	85	60	0,8m	0,75*10^5
7	4,4	0,1	44	8	0,1	80	20	0,7m	0,3*10^5
1	50	1,2	41,7	250	1	250	250	1,44	174		zmienne
2	40,25	1	40,25	215	0,85	253	220	1,28	172
3	32,25	0,8	40,3	175	0,7	250	180	1,06	170
4	24	0,6	40	138	0,55	251	140	0,81	173
5	16	0,4	40	96	0,4	240	100	0,59	169.5
6	10,1	0,3	33,7	59	0,25	236	60	0,36	166,7
7	7	0,2	35	35	0,15	233,3	20	0,12	166,7

Wzory i przykłady obliczeń:

;
;

;
;

IV. Wykresy

V. Wnioski

Z tabel pomiarowych i charakterystyk wynika, że rezystor zarówno dla prądu stałego jak i zmiennego ma tą samą rezystancję. Spowodowane jest to brakiem wpływu częstotliwości na rezystancję rezystora ( w zakresie małych częstotliwości, w zakresie w.cz. rezystor reprezentuje sobą zarówno rezystancję, pojemność jak i indukcyjność). Różnice w pomiarze rezystancji między prądem stałym i zmiennym mogą wynikać z różnych przyrządów pomiarowych (mierniki elektromagnetyczne i magnetoelektryczne) i związanymi z tym różnymi rezystancjami wewnętrznymi przyrządów.

Cewka dla prądu stałego reprezentuje tylko rezystancję (tzn. rezystancję drutu z którego jest wykonana). Z obliczeń wynika, że jest ona równa ok. 83Ω. Z przebiegu charakterystyki U/I wynika że dla prądu stałego charakterystyka jest liniowa (jak rezystora). Dla prądu zmiennego cewka traktujemy jak dwójnik RL. Jest elementem reaktancyjnym (posiada opór pozorny, zależny od częstotliwości, oraz rezystancję jak dla prądu stałego).Reaktancja indukcyjna XL=2ΠfL, gdzie f to częstotliwość, L indukcyjność. Cewka badana jest przy napięciu sieciowym, o częstotliwości 50Hz. Wynika z tego więc że XL=2ΠfL=2*3.14*50Hz*)*0,774H=243Ω, a Z_L=257Ω co zgadza się z wartościami mierzonymi. Charakterystyka jest również liniowa, ponieważ częstotliwość źródła nie ulega zmianie. Widać, że reaktancja indukcyjna zależy zarówno od częstotliwości jak i od indukcyjności. W pomiarach te elementy nie ulegały zmianie, reaktancja ma więc wartość stałą.

Kondensator, dla prądu stałego stanowi przerwę, tzn. jego rezystancja =∞. Jest to spowodowane fizyczną budową kondensatora, składa się on z dwóch okładek, oddzielonych dielektrykiem. Nie ma więc możliwości przepływu prądu stałego (do określonej wartości, ponieważ przy zbyt wysokich napięciach, może dojść do przebicia dielektryka i do trwałego uszkodzenia kondensatora). Natężenie prądu które zmierzyliśmy może być spowodowane upływnością kondensatora, lub mała rezystancją woltomierza magnetoelektrycznego (prąd płynie przez woltomierz i jest wskazywany przez amperomierz). Wraz ze wzrostem napięcia zasilającego dało się zauważyć prąd stanu nieustalonego (ładowania się kondensatora) rzędu 10^-4 A.

Przy prądzie zmiennym, zachowanie kondensatora jest podobne do zachowania cewki, tzn. posiada on opór pozorny (reaktancję pojemnościową), równą
. Reaktancja pojemnościowa zależy od częstotliwości i od pojemności. Elementy te nie ulegały zmianie, reaktancja ma, podobnie jak dla cewki, wartość stałą.

2

---