LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI
Ćwiczenie nr:	Temat ćwiczenia : Stany nieustalone w obwodach elektrycznych o stałych skupionych
	Ocena:

1. Schemat układu pomiarowego

Układ do obserwacji na oscylografie napięcia i prądu w obwodzie RLC.

Spis przyrządów

• woltomierz magnetoelektryczny kl. 0,5; zakres 1,5 - 3 - 7,5V

• zasilacz

• P316

• Woltomierz lampowy U 718 A

2. Tabele pomiarowe

1. R=10MΩ

Obliczenie stałej czasowej

τ=

L.p.	C=10μF R=10MΩ τ=100s
		Ładowanie kondensatora					Rozładowanie kondensatora
		t [s]	U[V]	UC[V]	UR[V]	I[nA]	t [s]	U[V]	UC[V]	UR[V]	I[nA]
1	5	3	0,25	2,75	275	5	3	1,75	0	-175
2	10	3	0,4	2,6	260	10	3	1,58	0	-158
3	15	3	0,51	2,49	249	15	3	1,44	0	-144
4	20	3	0,65	2,35	235	20	3	1,32	0	-132
5	25	3	0,75	2,25	225	25	3	1,21	0	-121
6	30	3	0,87	2,13	213	30	3	1,1	0	-110
7	35	3	0,97	2,03	203	35	3	1,0	0	-100
8	40	3	1,05	1,95	195	40	3	0,95	0	-95
9	45	3	1,1	1,9	190	45	3	0,85	0	-85
10	50	3	1,19	1,81	181	50	3	0,72	0	-72
11	60	3	1,25	1,75	175	55	3	0,62	0	-62
12	70	3	1,3	1,7	170	65	3	0,53	0	-53
13	95	3	1,4	1,6	160	75	3	0,45	0	-45
14	110	3	1,45	1,55	155	90	3	0,35	0	-35
15	125	3	1,52	1,48	148	105	3	0,3	0	-30
16	140	3	1,6	1,4	140	120	3	0,24	0	-24
17	150	3	1,63	1,37	137	135	3	0,2	0	-20
18	160	3	1,67	1,33	133	150	3	0,18	0	-18
19	175	3	1,71	1,29	129	165	3	0,13	0	-13
20	190	3	1,75	1,25	125	180	3	0,11	0	-11
21	205	3	1,79	1,21	121	210	3	0,1	0	-10
22	220	3	1,8	1,2	120	240	3	0,08	0	-8
23	250	3	1,85	1,15	115	270	3	0,05	0	-5
24	280	3	1,85	1,15	115	300	3	0	0	0
25	300	3	1,9	1,1	110	330

2. R=5MΩ

Obliczenie stałej czasowej:

τ=

L.p.	C=10μF R=5MΩ τ=50s
		Ładowanie kondensatora					Rozładowanie kondensatora
		t [s]	U[V]	UC[V]	UR[V]	I[nA]	t [s]	U[V]	UC[V]	UR[V]	I[nA]
1	5	3	0,3	2,7	540	5	3	2,09	0	-422
2	10	3	0,55	2,45	490	10	3	1,82	0	-366
3	15	3	0,8	2,2	440	15	3	1,58	0	-320
4	20	3	1,0	2,0	400	20	3	1,39	0	-278
5	25	3	1,19	1,81	362	25	3	1,22	0	-244
6	30	3	1,34	1,66	332	30	3	1,05	0	-218
7	35	3	1,48	1,52	304	35	3	0,9	0	-196
8	40	3	1,6	1,4	280	40	3	0,8	0	-178
9	45	3	1,7	1,3	260	50	3	0,6	0	-156
10	50	3	1,79	1,21	242	60	3	0,45	0	-110
11	55	3	1,89	1,11	222	70	3	0,35	0	-84
12	60	3	1,95	1,05	210	80	3	0,27	0	-66
13	70	3	2,06	0,94	188	90	3	0,21	0	-44
14	80	3	2,14	0,86	172	100	3	0,16	0	-30
15	90	3	2,2	0,8	160	110	3	0,12	0	-22
16	105	3	2,28	0,72	144	130	3	0,08	0	-12
17	120	3	2,31	0,69	138	150	3	0,03	0	0
18	150	3	2,4	0,6	120

3. Przykładowe obliczenia

- ładowanie kondensatora

U=3V, U_C=0,4V, R=10MΩ,

I=

U_R=U-U_C=3-0,4=2,6V

- rozładowanie kondensatora

4. Charakterystyki pomiarowe

5. Wnioski

Z charakterystyk pomiarowych wynika, że napięcie na kondensatorze
w chwili t=0 zachowuje swoja wartość U_c(0)=0, a w początkowej fazie ładowania kondensatora napięcie gwałtownie wzrasta. Podobnie jest podczas rozładowania kondensatora ponieważ początkowo napięcie gwałtownie maleje. Po osiągnięciu 1 stałej czasowej następował znaczny spadek prędkości narastania i spadku wartości napięcia U_c.

W przypadku gdy R=10MΩ po upływie trzech stałych czasowych (t=300s) U_C uzyskało wartość 1,9V. Po zmianie opornika na R=5MΩ zmieniła się również stała czasowa, a także szybkość ładowania i rozładowania kondensatora. Po trzech stałych czasowych (t=150s) nastąpił wzrost napięcia na kondensatorze do wartości 2,4V.

Obwód przechodził ze stanu nieustalonego w ustalony, gdy U_C przestawało rosnąć wówczas składowa przejściowa napięcia zmalała prawie do zera.

Natomiast prąd płynący przez kondensator zachowywał się odwrotnie niż napięcie. W chwili t=0 prąd ładowania miał wartość maksymalną I=U/R.
W miarę upływu czasu prąd malał wykładniczo zarówno podczas ładowania jak i rozładowania.

Stałe czasowe wyznaczone ze wzoru =R*C różnią się nieco od wyznaczonych na podstawie wykresu przebiegu w stanie nieustalonym. Wynika stąd, że dokładniejszą wartość otrzymujemy z charakterystyk pomiarowych.

Zatem im większa jest rezystancja R w obwodzie i im większa jest pojemność C ładowanego kondensatora, tym wolniej przebiega proces ładowania oraz rozładowywania.

L

C

R

GFP

OK

---