I. Cześć teoretyczna (najważniejsze informacje dotyczące badanego zagadnienia)
CZWÓRNIK ELEKTRYCZNY - układ elektryczny o 4 zaciskach, charakteryzujący się tym, że energia może być do niego doprowadzana lub odprowadzana jedynie przez pary określonych zacisków (wejścia i wyjścia). Ze względu na cechy energetyczne rozróżnia się czwórniki elektryczne pasywne (bierne) oraz aktywne (czynne). Czwórniki elektryczne nie zawierające źródeł energii to czwórniki elektryczne pasywne (np. transformatory, filtry elektryczne, tory przewodowe). Natomiast czwórniki elektryczne aktywne (czynne), zawierają źródła energii. Z punktu widzenia charakterystyki roboczej (zależność między 2 wielkościami roboczymi przyrządu elektrycznego w określonych warunkach pracy) rozróżnia się czwórniki elektryczne liniowe, składające się wyłącznie z elementów liniowych, tj. takich, których parametry elektryczne nie zależą od wartości doprowadzanego napięcia lub prądu (np. transformatory bezrdzeniowe) oraz czwórniki elektryczne nieliniowe, w których występują elementy nie spełniające tego warunku (np. prostowniki). Własności czwórników elektrycznych i zasady ich współpracy bada teoria czwórników, wykorzystywana zwłaszcza w teletransmisji.
KONDENSATOR ELEKTRYCZNY - układ 2 przewodników rozdzielonych warstwą dielektryka, służący do gromadzenia ładunku elektrycznego. Kondensator elektryczny ładuje się przez przyłączenie do źródła prądu stałego. Na jego elektrodach gromadzi się wówczas ładunek elektryczny, a w dielektryku powstaje pole elektryczne o energii W = 1/2CU 2 (gdzie: C — pojemność, U — napięcie między elektrodami). Energię tę wykorzystuje się podczas rozładowania kondensatora elektrycznego. Podstawowymi wielkościami charakterystycznymi kondensatora elektrycznego (rzeczywistego) są: pojemność elektryczna C, współczynnik strat dielektrycznych, napięcie pracy, napięcie próbne. Zależnie od konstrukcji rozróżnia się kondensatory elektryczne: o stałej pojemności, o pojemności nastawnej w sposób ciągły, dekadowe — o pojemności nastawnej w sposób skokowy. Zależnie od rodzaju dielektryka rozróżnia się kondensatory elektryczne: próżniowe, gazowe (np. powietrzne), szklane, mikowe, ceramiczne, tantalowe, styrofleksowe, papierowe, elektrolityczne i inne. Kondensatory elektryczne są podstawowymi elementami w takich układach elektrycznych, jak: obwody rezonansowe przestrajane, generatory, wzmacniacze, filtry, dzielniki i inne, występują w urządzeniach automatyki, komputerach i innym sprzęcie elektrycznym.
II. Część praktyczna.
1)Treść zadania:
Filtr dolnoprzepustowy RC - do układu doprowadzić napięcie sinusoidalne zmienne o wartości Ue = 0,8 V . Zmieniać częstotliwość napięcia Ue według wartości podanych w tabeli, mierząc za każdym razem napięcie wyjściowe Ua układu dla dwóch wartości kondensatora C. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę Ua= f ( f ) na jednym układzie współrzędnych, wyznaczyć częstotliwość graniczną i porównać ją z wartością obliczoną.
Filtr górnoprzepustowy RC - do układu doprowadzić napięcie sinusoidalne zmienne o wartości Ue = 0,8 V. Zmieniać częstotliwość napięcia Ue według wartości podanych w tabeli, mierząc za każdym razem napięcie wyjściowe Ua układu dla dwóch wartości kondensatora C. Na podstawie pomiarów wykreślić charakterystykę Ua= f ( f ) na jednym układzie współrzędnych, wyznaczyć częstotliwość graniczną i porównać ją z wartością obliczoną.
2)Sprawdzane przedmioty i wymiary (szkic mierzonego przedmiotu i wymiary symbolowe, schemat urządzenia itp.):
Schemat filtru dolnoprzepustowego RC:
Schemat filtru górnoprzepustowego RC:
3)Sprzęt mierniczy:
Filtr górnoprzepustowy RC
Filtr dolnoprzepustowy RC
Opornik
Miernik Metex M - 3800
Generator akustyczny Peak Tech 2830
4)Wyniki pomiarów (tabela zestawieniowa wyników):
Tabela wyników dla filtru dolnoprzepustowego RC:
Ua = 0,8 V |
|||||||
R = 1 kΩ |
C= 150 nF |
R = 1 kΩ |
C= 470nF |
||||
f |
Ua |
fg obliczona |
fg wyznaczona |
f |
Ua |
fg obliczona |
fg wyznaczona |
kHz |
V |
kHz |
kHz |
kHz |
V |
kHz |
kHz |
0,05 |
0,8 |
|
|
0,05 |
0,79 |
|
|
0,1 |
0,802 |
|
|
0,1 |
0,756 |
|
|
0,2 |
0,79 |
|
|
0,2 |
0,647 |
|
|
0,3 |
0,767 |
|
|
0,3 |
0,554 |
|
|
0,4 |
0,742 |
|
|
0,4 |
0,472 |
|
|
0,5 |
0,712 |
|
|
0,5 |
0,411 |
|
|
0,6 |
0,676 |
|
|
0,6 |
0,364 |
|
|
0,7 |
0,646 |
|
|
0,7 |
0,323 |
|
|
0,8 |
0,615 |
|
|
0,8 |
0,292 |
|
|
0,9 |
0,583 |
|
|
0,9 |
0,266 |
|
|
1 |
0,540 |
|
|
1 |
0,238 |
|
|
1,5 |
0,417 |
|
|
1,5 |
0,172 |
|
|
2 |
0,335 |
|
|
2 |
0,128 |
|
|
3 |
0,242 |
|
|
3 |
0,090 |
|
|
4 |
0,187 |
|
|
4 |
0,067 |
|
|
5 |
0,147 |
|
|
5 |
0,054 |
|
|
10 |
0,067 |
|
|
10 |
0,016 |
|
|
Tabela wyników dla filtru górnoprzepustowego RC:
Ua =0,8 V |
|||||||
R = 1,8 kΩ |
C=15 nF |
R =10 kΩ |
C=15 nF |
||||
f |
Ua |
fg obliczona |
fg wyznaczona |
f |
Ua |
fg obliczona |
fg wyznaczona |
kHz |
V |
kHz |
kHz |
kHz |
V |
kHz |
kHz |
0,1 |
0,043 |
|
|
0,1 |
0,241 |
|
|
0,3 |
0,128 |
|
|
0,3 |
0,688 |
|
|
0,5 |
0,214 |
|
|
0,5 |
1,065 |
|
|
0,7 |
0,294 |
|
|
0,7 |
1,379 |
|
|
0,9 |
0,375 |
|
|
0,9 |
1,607 |
|
|
1 |
0,424 |
|
|
1 |
1,708 |
|
|
2 |
0,814 |
|
|
2 |
2,19 |
|
|
3 |
1,107 |
|
|
3 |
2,30 |
|
|
4 |
1,369 |
|
|
4 |
2,36 |
|
|
5 |
1,557 |
|
|
5 |
2,37 |
|
|
6 |
1,705 |
|
|
6 |
2,38 |
|
|
7 |
1,820 |
|
|
7 |
2,37 |
|
|
8 |
1,910 |
|
|
8 |
2,36 |
|
|
9 |
1,973 |
|
|
9 |
2,35 |
|
|
10 |
1,95 |
|
|
10 |
2,33 |
|
|
14 |
1,97 |
|
|
14 |
2,22 |
|
|
5)Obliczenia (wykresy):
Wykresy dla filtru górnoprzepustowego RC:
Wykresy dla filtru dolnoprzepustowego RC:
6)Uwagi i wnioski końcowe:
W filtrze górnoprzepustowym RC wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta napięcie. Zjawisko to zachodzi jedynie przy małych częstotliwościach. Przy częstotliwościach większych nie można jasno zaobserwować zmian dotyczących napięcia. Inaczej ma się sprawa w filtrze dolnoprzepustowym RC. Tam napięcie maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Dowodem moich obserwacji są powyższe wykresy. Cechą wspólną obu filtrów jest to, iż w pewnym momencie wraz ze wzrostem częstotliwości zwiększa się gwałtownie napięcie. Stan ten na wykresach obrazują gwałtowne zmiany - w pewnej chwili wykres ulega ”załamaniu”.
Michał Królewski - ZPiU.
6
Wyszukiwarka