Kleszczyńska Martyna 14.05.2015r.
Małecki Sebastian
Temat ćwiczenia: Źródła napięciowe, prądowe (chemiczne, elektroniczne), pomiary parametrów.
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze źródłami sygnałów stałoprądowych, ich podstawowymi właściwościami oraz ze sposobami pomiaru ich parametrów.
Schemat układu pomiarowego:
Spis przyrządów:
Makieta PD-5 „źródła sygnałów stałych”
Makieta PD-4 „obciążenie regulowane”
Makieta PD-2 zasilacz prądu stałego (15V/0,5A)
Transformator (230V/15V AC) do zasilacza
Miernik Metex 4640
Prąd stały: zakres 20 mA ± 0,3% rdg + 3dgt
zakres 200 mA ± 0,5% rdg + 3dgt
Napięcie stałe: zakres 20 V ± 0,05% rdg + 3dgt
Wyniki pomiarów, przykładowe obliczenia:
| Źródło | ∞ | 30 | 15 | 7,5 | 3,0 | 1,5 | 0,75 | 0,3 | 150 kΩ | 75 kΩ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zasilacz A | I [mA] | 0,01 | 0,48 | 1,01 | 1,99 | 5,12 | 10,02 | 19,76 | 49,58 | 99,14 |
| U [V] | 14,996 | 14,992 | 14,990 | 14,986 | 14,971 | 14,946 | 14,899 | 14,754 | 14,583 | |
| Zasilacz E | I [mA] | 0,000 | 0,481 | 0,932 | 1,674 | 3,403 | 5,026 | 6,676 | 8,348 | 9,102 |
| ΔI [mA] | 0,003 | 0,004 | 0,006 | 0,008 | 0,013 | 0,018 | 0,023 | 0,028 | 0,030 | |
| δI [%] | 0 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | |
| U [V] | 14,993 | 14,273 | 13,599 | 12,490 | 9,905 | 7,476 | 5,000 | 2,481 | 1,343 | |
| ΔU [V] | 0,010 | 0,010 | 0,010 | 0,009 | 0,008 | 0,007 | 0,006 | 0,004 | 0,004 | |
| δU [%] | 0,07 | 0,07 | 0,07 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,12 | 0,16 | 0,30 | |
| P0 [mW] | 0 | 6,865 | 12,674 | 20,908 | 33,707 | 37,574 | 33,380 | 20,711 | 12,224 | |
| ΔP0 [mW] | 0 | 0,060 | 0,085 | 0,119 | 0,162 | 0,184 | 0,140 | 0,095 | 0,073 | |
| δP0 [%] | 0,07 | 0,87 | 0,67 | 0,57 | 0,48 | 0,49 | 0,42 | 0,46 | 0,6 | |
| Bateria A | I [mA] | 0,01 | 0,19 | 0,41 | 0,81 | 2,12 | 4,15 | 8,24 | 20,62 | 41,02 |
| U [V] | 6,229 | 6,228 | 6,227 | 6,225 | 6,219 | 6,211 | 6,194 | 6,143 | 6,065 | |
| Bateria B | I [mA] | 0,01 | 0,19 | 0,41 | 0,81 | 2,11 | 4,12 | 8,13 | 19,97 | 38,54 |
| U [V] | 6,220 | 6,219 | 6,216 | 6,213 | 6,154 | 6,167 | 6,112 | 5,952 | 5,700 | |
| Bateria C | I [mA] | 0,01 | 0,19 | 0,41 | 0,81 | 2,10 | 4,09 | 8,01 | 19,25 | 35,98 |
| U [V] | 6,217 | 6,214 | 6,210 | 6,201 | 6,169 | 6,119 | 6,019 | 5,735 | 5,319 | |
| Bateria D | I [mA] | 0,01 | 0,18 | 0,37 | 0,74 | 1,91 | 3,73 | 7,36 | 18,26 | 36,12 |
| U [V] | 5,975 | 5,733 | 5,699 | 5,666 | 5,615 | 5,575 | 5,527 | 5,442 | 5,343 |
$$I = 0,3\% \bullet I + 3 \bullet 0,001\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I = \frac{0,3}{100} \bullet 0,481\ mA = 0,004\ mA$$
$$\delta I = \frac{I}{I}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \delta I = \frac{0,004\ mA}{0,481\ mA} \bullet 100\% = 0,8\ \%$$
$$U = 0,05\% \bullet U + 3 \bullet 0,001\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ U = \frac{0,05}{100} \bullet 14,993\ V = 0,010\ V$$
$$\delta U = \frac{U}{U}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \delta U = \frac{0,010\ V}{14,993\ V} \bullet 100\% = 0,07\%$$
P0 = I • U P = 0, 481 • 10−3A • 14, 273 V = 0, 006865 W = 6, 865 mW
Wykresy charakterystyk prądowo-napięciowych:
y = ax + b a = RW b = SEM
Zasilacz A
RW = −0, 0034 kΩ = −3, 4 Ω SEM = 14, 978 V
Zasilacza E:
RW = −1, 5 kΩ SEM = 15, 001 V
Bateria A
RW = −0, 0039 kΩ = −3, 9 Ω SEM = 6, 227 V
Bateria B
RW = −0, 0134 kΩ = −13, 4 Ω SEM = 6, 217 V
Bateria C
RW = −0, 025 kΩ = −25, 0 Ω SEM = 6, 220 V
Bateria D
c = 69, 29mA − 7.36mA = 61, 93mA d = 5, 185V − 5, 527V = −0, 342V
$$\ R_{W} = \frac{c}{d} = \frac{61,93mA}{- 0,342V} = - 0,00552\ k\Omega = - 5,52\ \Omega$$
Wnioski:
Zarówno w zasilaczach jak i bateriach wraz ze spadkiem rezystancji obciążenia rośnie natężenie prądu, a maleje napięcie elektryczne. W przypadku zasilacza E moc wydzielana w obciążeniu rośnie do pewnych wartości U i I, następnie maleje. Największą wartość przyjmuje dla U = 7,476 V i I = 5,026 mA i wynosi Po= 37,574 mW. Największą rezystancję wewnętrzną źródła posiada zasilacz E, najmniejszą bateria A, a więc najlepszym źródłem napięciowym jest w tym przypadku bateria A.