Politechnika Lubelska w Lublinie
Laboratorium elektrotechniki		Ćwiczenie nr: 8
Grzesiak Paweł Gotner Michał Bekiesza Krzysztof	Semestr: III	Grupa: ED. 3.4	Rok akadem.: 98/99
Temat: Stany nieustalone w obwodach z elementami RC		Data wykonania: 16.12.98	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się i praktyczne sprawdzenie stanu nieustalonego w obwodzie RC.

Schemat pomiarowy:

Dobór przyrządów:

V₁ - Woltomierze LM - 3,

V₂ -Digitalvolmeter V240 (o rezystancji R_V =14 MΩ)

Zasilanie z tablicy 5V

1. Ładowanie kondensatora

C=18μF R1=1MΩ RV=14MΩ τ1 = 16,8s					C=18μF R2=4MΩ RV=14MΩ τ2 =56 s
t	U	uc	uR	I	t	u	uc	uR	i
s	V	V	V	μA	s	V	V	V	μA
0	5	0	5	5	0	5	0	5	1,250
30			3,3	1,7	1,464		30		1,25	3,75	0,848
60			4,11	0,89	0,596		60		1,99	3,01	0,610
90			4,31	0,69	0,382		90		2,5	2,5	0,446
120			4,37	0,63	0,318		120		2,81	2,19	0,347
150			4,4	0,6	0,286		150		3,02	1,98	0,279
180			4,41	0,59	0,275		180		3,16	1,84	0,234
					210			3,25	1,75	0,205
										240		3,32	1,68	0,183
										270		3,36	1,64	0,170
										300		3,39	1,61	0,160
										330		3,41	1,59	0,154

Wzory i obliczenia

- teoretyczna stała czasowa

- teoretyczna stała czasowa

Charakterystyki u_C = f(t), u_R = f(t), i = f(t) dla C = 18μF i R₁ = 1MΩ, R_V=14MΩ

Charakterystyki u_C = f(t), u_R = f(t), i = f(t) dla C = 18μF i R₂ = 4MΩ, R_V=14MΩ

2. Rozładowanie kondensatora

C=18μF, RV=14MΩ, R1=1MΩ, τ1 = 16,8s			C=18μF RV=14MΩ R2=4MΩ τ2 =56 s
t	uc	i	t	uc	i
s	V	μA	s	V	μA
0	4,41	-4,725	0	3,41	-1,096
18	1,8	-1,929	30	2,29	-0,736
36	0,85	-0,911	60	1,45	-0,466
54	0,45	-0,482	90	0,98	-0,315
72	0,24	-0,257	120	0,69	-0,222
90	0,15	-0,161	150	0,48	-0,154
108	0,1	-0,107	180	0,34	-0,109
126	0,065	-0,070	210	0,25	-0,080
144	0,05	-0,054	240	0,18	-0,058
162	0,039	-0,042	270	0,14	-0,045
			330	0,086	-0,028
						390	0,057	-0,018

Wzory i obliczenia

Charakterystyki u_C = f(t), i = f(t) dla C = 18μF i R₁ = 1MΩ, R_V=14MΩ

Charakterystyki u_C = f(t), i = f(t) dla C = 18μF i R₂ = 4MΩ, R_V=14MΩ

Wnioski

W ćwiczeniu woltomierz mierzący napięcie na kondensatorze był podłączony na stałe i jako element nie idealny posiada skończoną rezystancje (14MΩ), którą uwzględniłem w swoich obliczeniach. Zastosowałem metodę Tewenina aby obliczyć stałą czasową.

Stałe czasowe τ były wyznaczane jako czas, po którym napięcie na kondensatorze (podczas ładowania) osiągnęło 63,2% napięcia na kondensatorze w stanie ustalonym (4,41V i 3,41V), oraz przy badaniu rozładowania kondensatora jako 36,8% napięcia na kondensatorze w chwili t = 0s.. Jak widać stałe te mają wartości zbliżone do wartości teoretycznych obliczonych z wartości użytych elementów (RC).

Krzywe ładowania i rozładowania kondensatora otrzymane doświadczalnie zgadzają się z teoretycznymi przebiegami krzywej wykładniczej.

Czas ładowania jak i rozładowania zgodnie z teorią rośnie wraz ze wzrostem stałej czasowej τ (czyli wraz ze wzrostem wartości elementów R i C).

t [s]

u_R, u_C [V]

i [μA]

u_C

i

u_R

t [s]

u_C

u_R

_i

u_R, u_C [V]

i [μA]

t [s]

t [s]

u_C [V]

u_C [V]

i [μA]

i [μA]

τ = 21s

τ = 59s

τ = 59s

τ = 20,05s

2,77

2,15

1,6

1,25

---