SPRAWOZDANIE
LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH |
---|
Grupa |
Lp. |
1. |
2. |
3. |
4. |
5. |
Temat |
1. Cel ćwiczenia: Sprawdzenie zasady równoważności dla dwójnika źródłowego (twierdzenie Thevenina, twierdzenie Nortona), sprawdzenie warunku dopasowania odbiornika do źródła.
2. Pomiar parametrów dwójnika źródłowego
2.1. Schemat układu pomiarowego
Rys. 1.10 Układ do pomiaru parametrów zewnętrznych badanego dwójnika (przełącznik P w położeniu 1 – pomiar Uo, przełącznik w położeniu 2 – pomiar Iz)
2.2. Wykaz przyrządów
Lp. | Oznaczenie przyrządu na schemacie |
Nazwa przyrządu | Typ | Klasa dokładności |
Wykorzysty-wane zakresy pomiarowe | Numer fabryczny |
Uwagi ogólne |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | E1 | Zasilacz | DF1730 | - | - | - | - |
2 | I5 | Zasilacz | DF1730 | - | - | - | - |
3 | V | Multimetr | APPA 205 |
- | Auto | - | - |
4 | A | Multimetr | APPA 205 |
- | 400 mA | - | - |
5 | Rob | Rezystor dekadowy | DR 6-16 | 0,05 | - | - | Dotyczy pkt. 3 |
6 | P | Przełącznik jedno- biegunowy |
- | - | - | - | - |
7 | DŹ nr..... | Badany dwójnik | - | - | - | - | - |
2.3. Tabela pomiarowa
E1 = 12 [V]; I5 = 200 [mA]; R1 = 22,7 [Ω]; R2 = 10,4 [Ω]; R3(1) = 24,6 [Ω]; R3(2) = 5,3 [Ω]; R4 = 39,8 [Ω]; R5 = 25,4 [Ω] |
---|
POMIARY |
Lp. |
1 |
2 |
2.4. Przykładowe obliczenia:
Rezystancja wewnętrzna dwójnika:
$$R_{w} = \frac{U_{o}}{I_{z}} = \frac{0,49}{21,6} = 22,685\ \Omega$$
Konduktancja wewnętrzna dwójnika:
$$G_{w} = \frac{1}{R_{w}} = \frac{1}{22,685} = 44,08163\ mS\ \approx 44,08\ mS$$
2.5. Wnioski:
3. Pomiar prądu płynącego przez odbiornik
3.1. Schemat układu pomiarowego
Rys. 1.11. Układ do pomiaru prądu płynącego przez odbiornik (przełącznik P w położeniu 2)
przy zmianie wartości rezystancji Rob od zera do wartości maksymalnej
3.2. Tabela pomiarowa
E1 = 12 [V]; I5 = 200 [mA]; R1 = 22,7 [Ω]; R2 = 10,4 [Ω]; R3(1) = 24,6 [Ω]; R4 = 39,8 [Ω]; R5 = 25,4 [Ω] |
---|
POMIARY |
Lp. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
3.3. Przykładowe obliczenia:
$$\eta_{u} = \frac{R_{\text{ob}}}{R_{w} + R_{\text{ob}}} = \frac{3000}{21,677 + 3000} = 0,992826\ \approx 0,993$$
Napięcie na Rob:
U(1) = Rob * I(1) = 3000 * 0, 0001 = 0, 3 V
Moc użyteczna:
Puz = Rob * I2 = 3000 * 0, 00012 = 0, 03 mW
Charakterystyki:
3.4. Charakterystyki:
Rys. 1 Charakterystyka prądu płynącego przez odbiornik w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 2 Charakterystyka napięcia na odbiorniku w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 3 Charakterystyka mocy użytecznej w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 4 Charakterystyka napięcia na odbiorniku w funkcji prądu płynącego przez odbiornik.
Rys. 5 Charakterystyka sprawności w funkcji rezystancji obciążenia.
3.5. Wnioski:
3.6. Tabela pomiarowa
Tab. 1.3
E1 = 12 [V]; I5 = 200 [mA]; R1 = 22,7 [Ω]; R2 = 10,4 [Ω]; R3(2) = 5,3 [Ω]; R4 = 39,8 [Ω]; R5 = 25,4 [Ω] |
---|
POMIARY |
Lp. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Rys. 6 Charakterystyka prądu odbiornika w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 7 Charakterystyka napięcia na odbiorniku w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 8 Charakterystyka mocy użytecznej w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 9 Charakterystyka napięcia na odbiorniku w funckji prądu odbiornika.
Rys. 10 Charakterystyka sprawności w funkcji rezystancji obciążenia.
3.8. Przykładowe obliczenia:
$$\eta_{u} = \frac{R_{\text{ob}}}{R_{w} + R_{\text{ob}}} = \frac{400}{21,677 + 400} = 0,948593\ \approx 0,952$$
Napięcie na Rob:
U(2) = Rob * I(2) = 400 * ( − 0, 0037)= − 1, 48 V
Moc użyteczna:
Puz = Rob * I2 = 400 * ( − 0, 0037)2 = 5, 476 mW
3.9. Wnioski:
4. Pomiar prądu płynącego w odbiorniku dla dwójnika równoważnego o schemacie napięciowym (dwójnik Thevenina)
4.1. Schemat układu pomiarowego
Rys. 1.12. Układ do pomiaru prądu w odbiorniku (przełącznik P w położeniu 2) przy zmianie wartości rezystancji Rob od zera do wartości maksymalnej
4.2. Tabela pomiarowe
Tab. 1.4
Uo1 = 0,529 [V]; Rw(1) = 21,677 [Ω] |
---|
POMIARY |
Lp. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Rys. 11 Charakterystyka prądu w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 12 Charakterystyka napięcia w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 13 Charakterystyka mocy użytecznej w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 14 Charakterystyka napięciowo-prądowa.
Rys. 15 Charakterystyka mocy całkowitej w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 16 Charakterystyka mocy strat źródła w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 17 Charakterystyka sprawności w funkcji rezystancji obciązenia.
4.4. Przykładowe obliczenia:
Sprawność: | $$\eta_{u} = \frac{R_{\text{ob}}}{R_{w} + R_{\text{ob}}} = \frac{100}{21,677 + 100} = 0,821848\ \approx 0,822$$ |
---|---|
Napięcie na Rob: | U(1) = Rob * I(1) = 100 * 0, 0038 = 0, 38 V |
Moc użyteczna: | Puz = Rob * I2 = 100 * 0, 00382 = 1, 44 mW |
Moc strat: | Pw(1) = Rw * I2 = 21, 677 * 0, 00382 = 0, 000313 ≈ 0, 31 mW |
Moc całkowita: | Pc(1) = Puz + Pw(1) = 1, 4444 + 0, 313 = 1, 7574 ≈ 1, 757 mW |
4.5. Wnioski:
Tab. 1.5
Uo2 = -1,399 [V]; Rw(2) = 19,974 [Ω] |
---|
POMIARY |
Lp. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
Rys. 18 Charakterystyka prądu w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 19 Charakterystyka napięcia na rezystancji w funckji rezystancji obciążenia.
Rys. 20 Charakterystyka mocy użytecznej w funckji rezystancji obciążenia.
Rys. 21 Charakterystyka napięcia w funkcji prądu.
Rys. 22 Charakterystyka mocy całkowitej w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 23 Charakterystyka mocy strat wewnątrz źródła w funkcji rezystancji obciążenia.
Rys. 24 Charakterystyka sprawności w funkcji rezystancji obciążenia.
4.8. Przykładowe obliczenia:
Sprawność: | $$\eta_{u} = \frac{R_{\text{ob}}}{R_{w} + R_{\text{ob}}} = \frac{1000}{19,974 + 1000} = 0,980417\ \approx 0,980$$ |
---|---|
Napięcie na Rob: | U(2) = Rob * I(2) = 1000 * (−1,2) = −0, 0012 V |
Moc użyteczna: | Puz = Rob * I2 = 1000 * (−1,2)2 = 1, 440 mW |
Moc strat: | Pw(2) = Rw * I2 = 19, 974 * −1, 22 = 28, 7626 ≈ 28, 8 mW |
Moc całkowita: | Pc(2) = Puz + Pw(2) = 1, 440 + 0, 0287626 = 1, 4687626 ≈ 1, 4688 mW |
4.9. Wnioski: