Zakład Systemów Informatycznych i Trakcyjnych w Transporcie	Imiona i nazwiska ćwiczących 1. 2. 3.	Rok II	Grupa LiTTWiM	Zespół 2
LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI		Dzień: Poniedziałek	Godz. 14.15
Ćwiczenie 2. Badanie dwójników nieliniowych		Data wykonania ćwiczenia 04.03.2013
		Podpis prowadzącego

STANOWISKO I. Badanie dwójników nieliniowych prądu stałego

2.1 Badanie dwójników prostych

Wyniki pomiarów przedstawia tabela:

Element	R1=10Ω	R2=49Ω	R3=100Ω	R4=150Ω	Żarówka 4
Lp.	U[V]	I[mA]	U[V]	I[mA]	U[V]
1	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
2	1,027	103	1,137	24,1	1,156
3	1,891	189,5	2,097	44,4	2,13
4	2,764	276,8	3,06	64,8	3,108
5	3,633	363,9	4,02	85,3	4,09
6	4,87	490	4,99	105,8	5,07
7	5,8	580	5,95	126,3	6,04
8	6,74	670	6,91	147	7,02
9	7,7	770	7,88	167,8	8

2.2 Badanie dwójników złożonych

Wyniki pomiarów przedstawia tabela:

Element	R1+R2 (szeregowo)	R4+Ż1 (szeregowo)	R1+Ż1+Ż2 (szeregowo)	R4+Ż1 (równolegle)	R1+R2 (równolegle)
lp.	U[V]	I[mA]	U[V]	I[mA]	U[V]
1	0	0	0	0	0
2	1,147	20	1,174	0,007	1,173
3	2,113	36,9	2,16	0,05	2,158
4	3,083	53,9	3,101	0,567	3,089
5	4,05	70,9	3,93	2,207	3,83
6	5,02	87,9	5,14	6,5	5,12
7	5,99	104,9	6,12	10,9	6,08
8	6,96	122	7,11	15,8	7,01
9	7,94	139,1	8,1	21	7,94

Wykresy:

Wnioski

Wykresy narysowano w oparciu o wyniki pomiarów przeprowadzonych w laboratorium. Z kształtu funkcji rezystancji R=U/I wynika, że rezystory są opornikami liniowymi, a żarówki opornikami nieliniowymi.

Wartość rezystancji w układach odbiorników zależna jest od rodzaju połączenia. Przy połączeniu równoległym wartość rezystancji jest znacząco wyższa niż przy połączeniu szeregowym, dodatkowo wpięcie do obwodu żarówki (odbiornika nieliniowego) znacznie zakrzywia prostą linię rezystancji.

STANOWISKO II. Badanie dławika

2.3 Obserwacja przebiegów czasowych i pętli histerezy

Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym stanowi w obwodzie elektrycznym element nieliniowy. Jest to związane z nieliniowością charakterystyki magnesowania rdzenia B = f(H). Charakterystyka ta jest ponadto niejednoznaczna i w ogólności zależy od całej historii magnesowania rdzenia. Zależność własności układu od jego historii nazywa się histerezą. Kształt pętli histerezy zależy od wielu czynników, m.in. od składników materiału ferromagnetycznego i sposobu jego obróbki. Ze względu na szerokość pętli materiały ferromagnetyczne dzielimy na magnetycznie twarde i magnetycznie miękkie. Do "miękkich" zalicza się te, które można łatwo magnesować (zmieniać ich indukcję) polami magnetycznymi o bardzo małych natężeniach. "Twarde" to takie, które wymagają silnych pól do ich magnesowania, a po namagnesowaniu same wytwarzają pole magnetyczne (powszechnie znane magnesy trwałe). Procesy magnesowania są nieliniowe z samej ich natury. Typowy przebieg charakterystyki magnesowania materiału, zwanej pętlą histerezy magnetycznej, przedstawia rys. 1. Zależnie od wartości natężenia pola koercji, dany materiał kwalifikuje się jako "miękki" bądź "twardy". Wartość natężenia pola magnetycznego przy której indukcja magnetyczna jest równa zeru nazywamy natężeniem powściągającym lub natężeniem koercji i oznaczamy Hc. . Krzywą pierwotną magnesowania otrzymuje się dla próbki ferromagnetyka magnesowanej po raz pierwszy od stanu H = 0 i B = 0 przy monotonicznie rosnącym natężeniu pola H.

Rys.1 Przebieg charakterystyki magnesowania materiału

2.4 Wyznaczanie parametrów schematu zastępczego

Uzupełniając tabelę korzystaliśmy ze wzorów (dla R_S=0,3Ω):

; ; ;

Lp.	Pomiary	Dane mierników	Obliczenia
	U	I	P
	V	A	W
1	73	0,71	17
2	67	0,52	13
3	59	0,36	9
4	55	0,28	8
5	48	0,22	6
6	43	0,18	5
7	35	0,13	3
8	29	0,11	2
9	22	0,09	1

Wnioski:

Wykresy zostały wykonane na podstawie pomiarów parametrów dławika. Ukazują one zależności natężenia prądu, rezystancji ferromagnetyka oraz mocy ferromagnetyka względem napięcia na rezystorze. Można zauważyć, że prąd i moc na oporniku są proporcjonalne do napięcia, wzrastają wykładniczo wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia. Natomiast wykresy rezystancji ferromagnetyka w zależności od napięcia przyjmują kształt wielomianu. Różnią się od siebie.