Nr ćwiczenia: 8 |
Temat ćwiczenia: |
Ocenia z teorii: |
Nr zespołu: 5 |
Imię i nazwisko: |
Ocena z zal. ćwiczenia: |
Data: 22.03.2006 |
Wydział, rok, grupa: EAIiE, I, 1 |
Uwagi: |
Cel ćwiczenia:
Obserwacja przebiegów napięcia w obwodzie RLC. Pomiar parametrów opisujących rozwiązanie równania różniczkowego modelującego obwód RLC.
Wymagane wiadomości teoretyczne:
1. Równania Kirchhoffa
a) Suma algebraiczna wszystkich natężeń prądów wpływających i wypływających jest równa zeru;
b) Suma algebraiczna wartości chwilowych SEM jest równa sumie wartości chwilowych na elementach pasywnych;
2. Napięcie na oporniku, cewce i kondensatorze (wzory w tabelce)
3. Drgania tłumione
4. Przebieg aperiodyczny - gaśnie po pierwszym wychyleniu
5. Drgania wymuszone
6. Analogie pomiędzy ruchem harmonicznym a obwodem prądu zmiennego
5. Współczynnik tłumienia
6. Logarytmiczny dekrement tłumienia.
7. Zasada działania oscyloskopu
8. Rezystancja krytyczna (kiedy procesy periodyczne przechodzą w aperiodyczne).
|
I prawo Kirchhoffa |
|
II prawo Kirchhoffa |
|
Napięcie na opornik |
|
Napięcie na kondensatorze |
|
Napięcie na cewce |
|
Równanie drgań tłumionych układu o jednym stopniu swobody |
|
Amplituda drgań elektrycznych wymuszonych |
|
Współczynnik tłumienia |
|
Logarytmiczny współczynnik tłumienia |
|
Amplituda w ruchu tłumionym |
|
Rezystancja krytyczna |
|
„Tłumiony” ładunek |
|
Częstość kołowa drgań LC (nie tłumiony) |
|
Częstość kołowa drgań RLC (tłumiony) |
Wyposażenie stanowiska:
Opornik i cewka dekadowa z możliwością regulacji, kondensator, zamontowany na stałe w pudełku zawierającym układ elektroniczny wytwarzający impulsy ładujące go, oscyloskop, okablowanie.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Zestawić układ według podanego schematu:
2. Włączyć oscyloskop oraz zasilanie skrzynki z układem ładującym kondensator.
3. Ustawić indukcyjność cewki L na wartość podaną przez prowadzącego ćwiczenia, wyzerować opornik dekadowy R.
4. Obserwować przebiegi gasnące, ustalając odpowiednią wartość podstawy czasu i wzmocnienia kanału Y oscyloskopu, zanotować przelicznik skali ekranu na czas i napięcie.
5. Dla wyznaczenia częstości w odczytać z oscyloskopu okres T jak na rysunku poniżej (w celu zwiększenia dokładności odczytać kilka takich okresów i obliczyć wartość średnią).
6. W celu wyznaczenia logarytmicznego dekrementu tłumienia odczytać wartości napięcia dla kolejnych maksimów (lub minimów) przebiegu U2, U4, U6 (lub U1, U3, U5). Dla wyznaczenia współczynnika tłumienia b obliczyć dla kolejnych par wartości ln(Ui /Ui+2).
7.Ustawić na oporniku dekadowym wartość rezystancji podaną przez prowadzącego ćwiczenia i powtórzyć pomiary z punktów 5 i 6.
8. Obserwować kształt przebiegu napięcia na oscyloskopie dla coraz większych wartości R.
9. Ustalić wartość krytyczną rezystancji RC, dla której przebieg staje się aperiodyczny (należy zwiększyć wzmocnienie Y i rozciągnąć podstawę czasu X, jeśli drgania są silnie tłumione).
10. Powtórzyć pomiary z punktów 3 do 9, nastawiając inną wartość indukcyjności L podaną przez prowadzącego ćwiczenia.