Politechnika Lubelska w Lublinie, Politechnika Lubelska, Studia, ELEKTROTECHNIKA LABORATORIUM, Labo elektry


Politechnika Lubelska w Lublinie

Laboratorium elektrotechniki

Ćwiczenie nr: 8

Nożyński Paweł

Ochnik Piotr

Smyk Elżbieta

Szpakowski Marek

Semestr: II

Grupa: EDi. 2.1

Rok akadem.: 2002/2003

Temat: Stany nieustalone w obwodach z

elementami RC

Data wykonania:

18.03.03

Ocena:

Schemat pomiarowy:

P

0x01 graphic

Przyrządy:

Jako źródło napięcia zastosowaliśmy akumulator Ni-Cd o napięciu 2,64V.

Woltomierz V2 był to Digital Multimetr TYP V 543. Badane kondensatory miały tolerancje 10%.

Obliczenia stałej czasowej badanych elementów:

0x01 graphic
s - teoretyczna stała czasowa 1

0x01 graphic
s- teoretyczna stała czasowa 2

1. Ładowanie kondensatora

Zestawiamy układ jak powyżej. Włączamy włącznik W a następnie ustawiamy przełącznik p na położenie 1.Woltomierzem V2 sprawdzaliśmy, co kilkanaście sekund napięcie na kondensatorze

zapisując pomiar w tabeli. Na podstawie pomiarów wyliczyliśmy:

0x01 graphic
0x01 graphic

C1=40μF R1=1MΩ

C2=20μF R2=3.3MΩ

t

U

Uc

Ur

i

t

U

Uc

Ur

I

s

V

V

V

μA

s

V

V

V

μA

3

2.6

0,21

2,39

2,39

3

2.6

0,12

2,48

0,75

6

0,38

2,22

2,22

6

0,24

2,36

0,71

9

0,56

2,04

2,04

9

0,35

2,25

0,68

12

0,72

1,88

1,88

12

0,47

2,13

0,64

15

0,89

1,71

1,71

15

0,59

2,01

0,6

18

1,01

1,59

1,59

18

0,68

1,92

0,58

21

1,14

1,46

1,46

21

0,77

1,83

0,55

24

1,26

1,34

1,34

24

0,86

1,74

0,52

27

1,37

1,23

1,23

27

0,94

1,66

0,5

30

1,48

1,12

1,12

30

1,01

1,59

0,48

33

1,56

1,04

1,04

33

1,09

1,51

0,45

36

1,65

0,95

0,95

38

1,19

1,41

0,42

39

1,74

0,86

0,86

43

1,28

1,32

0,4

42

1,8

0,8

0,8

48

1,39

1,21

0,36

45

1,85

0,75

0,75

53

1,46

1,14

0,34

50

1,94

0,66

0,66

58

1,55

1,05

0,31

55

2,04

0,56

0,56

63

1,63

0,97

0,29

60

2,11

0,49

0,49

68

1,7

0,9

0,27

65

2,13

0,47

0,47

73

1,77

0,83

0,25

73

2,22

0,38

0,38

81

1,87

0,73

0,22

81

2,27

0,33

0,33

89

1,95

0,65

0,19

89

2,35

0,25

0,25

97

2,02

0,58

0,17

97

2,39

0,21

0,21

107

2,09

0,51

0,15

105

2,42

0,18

0,18

117

2,16

0,44

0,13

113

2,44

0,16

0,16

127

2,22

0,38

0,11

121

2,48

0,12

0,12

137

2,26

0,34

0,1

152

2,33

0,27

0,08

167

2,38

0,22

0,06

187

2,44

0,16

0,04

207

2,48

0,12

0,03

237

2,53

0,07

0,02

267

2,56

0,04

0,01

Przykładowe obliczenia:

0x01 graphic
0,21=2,39

0x01 graphic

Charakterystyki uC = f(t), uR = f(t), i = f(t) dla C = 40 μF i R1 = 1 MΩ

0x01 graphic

0x08 graphic

Charakterystyki uC = f(t), uR = f(t), i = f(t) dla C = 20 μF i R2 = 3,3 MΩ

0x08 graphic

2. Rozładowanie kondensatora.

Zastosowaliśmy układ poprzedni, z wyjątkiem, że przełącznik P z pozycji 1 przełożyliśmy na pozycje 2. Pomiary mierzyliśmy analogicznie jak w poprzednim. Wartość i wyliczylismy ze wzoru

0x01 graphic

C1=40μF R1=1MΩ

C2=20μF R2=3.3MΩ

t

uc

i

t

uc

i

s

V

μA

s

V

μA

3

2,64

-2,64

3

2,52

-0,76

6

2,48

-2,48

6

2,39

-0,72

9

2,26

-2,26

9

2,25

-0,68

12

2,07

-2,07

12

2,1

-0,63

15

1,87

-1,87

15

1,97

-0,59

18

1,77

-1,77

18

1,85

-0,56

21

1,62

-1,62

21

1,75

-0,53

24

1,49

-1,49

24

1,65

-0,5

27

1,34

-1,34

27

1,55

-0,46

30

1,22

-1,22

30

1,46

-0,44

33

1,12

-1,12

33

1,36

-0,41

36

1,03

-1,03

36

1,26

-0,38

39

0,93

-0,93

39

1,17

-0,35

42

0,85

-0,85

42

1,09

-0,33

45

0,77

-0,77

45

1,01

-0,3

50

0,66

-0,66

48

0,95

-0,28

60

0,57

-0,57

53

0,89

-0,26

65

0,5

-0,5

58

0,81

-0,24

70

0,43

-0,43

63

0,75

-0,22

78

0,34

-0,34

68

0,69

-0,2

86

0,27

-0,27

76

0,6

-0,18

94

0,22

-0,22

84

0,52

-0,15

102

0,17

-0,17

92

0,46

-0,13

110

0,14

-0,14

100

0,41

-0,12

118

0,11

-0,11

110

0,34

-0,1

128

0,08

-0,08

120

0,29

-0,08

138

0,06

-0,06

130

0,24

-0,07

153

0,03

-0,03

145

0,19

-0,05

168

0,02

-0,02

160

0,15

-0,04

188

0

0

180

0,11

-0,03

200

0,08

-0,02

220

0,06

-0,01

250

0,03

-0,009

280

0

0

Przykładowe obliczenie:

0x01 graphic

Charakterystyki uC = f(t), i = f(t) dla C = 40 μF i R1 = 1 MΩ

0x01 graphic

Charakterystyki uC = f(t), i = f(t) dla C2 = 20 μF i R2 = 3,3 MΩ

0x01 graphic

Wnioski

W ćwiczeniu zastosowany woltomierz V2 mierzący napięcie na kondensatorze był podłączony nie na stałe. Wynika to, że jako element nie idealny posiada skończoną rezystancje. Pomiar nim przeprowadzaliśmy szybko gdyż dłuższa zwłoka powodowała rozładowywanie się kondensatora. Mogło to doprowadzić do odkształceń krzywych ładowania i rozładowania kondensatora.

Wykresy nasze nie odbiegają od krzywych teoretycznych.0x08 graphic
 Czas ładowania jak i rozładowania zgodnie z teorią rośnie wraz ze wzrostem stałej czasowej-czyli wraz ze wzrostem wartości elementów R i C.

Przy wyznaczaniu krzywej ładowania kondensatora C1 wykresy f(t)=Ur i f(t)=I pokryły się. Wynikło to z zastosowania rezystora o wartości 1 MΩ oraz aby wykresy były czytelne jako jednostkę natężenia zastosowaliśmy μA.

Przy ładowaniu kondensatorów wraz z upływem czasu napięcie na nich rośnie a natężenie płynącego prądu maleje. Przy rozładowywaniu kondensatorów z upływem czasu napięcie na nich jak i prąd płynący w obwodzie maleje.

Stałe czasowe τ były to czas, po którym napięcie na kondensatorze (podczas ładowania) osiągnęło 63,2% napięcia na kondensatorze w stanie ustalonym (2,48V i 2,56V), oraz przy badaniu rozładowania kondensatora jako 36,8% napięcia na kondensatorze w chwili t = 0s. Porównując teoretyczne wartości z wartościami w naszym ćwiczeniu:

1.ładując-przy napięciu 1.56, τ wynosi około 35s dla C1; przy napięciu 1.61, τ wynosi około 63s dla C2,

2.rozładowując- przy napięciu 0,97, τ wynosi około 38s dla C1; przy napięciu 0,93, τ wynosi około 50s dla C2.

Jak widać stałe te mają wartości zbliżone do wartości teoretycznych obliczonych z wartości użytych elementów RC.

1

0x01 graphic


Wyszukiwarka