первого порядка

 

Цель работы: исследовать входные и передаточные характеристики неразветвленных RL и RC электрических цепей; развитие навыков пользования измерительными приборами.

 

Домашнее задание

1. Изучить по [6.1] темы раздела «входные и передаточные характеристики неразветвленных RL и RC электрических цепей».

2. Подготовить бланк отчета с предварительным расчетом (см. п. 3.4).

3. Подготовить ответы на вопросы самопроверки.

4 Сделать предварительный расчет.

4.1 Для цепи из последовательного соединения резистора и конденсатора рассчитать реактивное сопротивление Х, входное сопротивление цепи Z_ВХ, а также угол сдвига фаз φ_вх для значений частоты таблица 6.1. Известно, что входное напряжение цепи U = 3 В, R = 100 Ом, С = (300+N) нФ, где N − номер записи студента в журнале.

4.2 Данные расчета занести в таблицу 6.1.

4.3 Повторить расчет для цепи RL, если L = (20+ N) мГн, где N − номер записи студента в журнале.

4.4 По данным расчета построить графики зависимости Z_вх = F(f) и φ_вх = F(f) для цепей RС и RL.

 

Таблица 6.1 – Таблица расчета данных для цепей RL, RС

 

Цепь	RС		RL
f, кГц	Хс, Ом	Zвх, Ом	φвх, град	f, кГц	XL, Ом	Zвх, Ом	φвх, град
				0,2
				0,4
				0,6
				0,8

 

 

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение комплексного входного сопротивления, запишите его математическое выражение.

2. Дайте определение входных АЧХ и ФЧХ.

3. Дайте определение комплексного коэффициента передачи, запишите его математическое выражение.

4. Дайте определение передаточных АЧХ и ФЧХ.

5. Дайте определение граничной частоты.

6. Запишите формулы граничной частоты электрических цепей RL и RС.

7. Зависят ли входные АЧХ и ФЧХ от величины приложенного напряжения?

8. Зависят ли входные АЧХ и ФЧХ от того, какой из элементов электрических RL и RС цепей стоит на выходе?

9. Зависят ли передаточные АЧХ и ФЧХ от того, какой из элементов электрических RL и RС цепей стоит на выходе?

 

Приборы и оборудование

1 Лабораторный стенд ЛКТЦ.

2 Соединительные провода (6 шт).

 

Порядок проведения работы

1. Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопро­верки.

2. Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

2.1 Ознакомление с элементами, из которых собирается исследуемая цепь (рису­нок 6.1 и 6.2): блок генератора Г3, вольтметры " V2" и " V3 ", элемент R_ш3 = 100 Ом, L_В, C_Н.

2.2 Собрать электрическую цепь по схеме (рисунок 6.1). Пригласить преподава­теля проверить собранную цепь.

 

 

Рисунок 6.1– Схема для исследования RC и RL электрических цепей.

 

2.3 Включить тумблеры: "СЕТЬ", "ГЕНЕРАТОР", " V2 ", " V3-φ ".

2.4 Поставить переключатели в следующее положение.

- переключатель формы на блоке Г2 установить в крайнее левое положение;

- переключатель пределов напряжения на блоке Г3 в положение "10 В";

- переключатель на блоке " V3-φ " в положение " φ ";

- регулятор входного напряжения на блоке Г3 повернуть до отказа против часовой стрелки;

3. Исследовать входные и передаточные характеристики. Для этого:

3.1 Регулятором выходного напряжения на блоке Г3 установить напряжение 2 В на PV1.

3.2 Для снятия входных характеристик установить частоту на блоке Г1 согласно данным таблицы 6.2.

3.3 Измерить напряжение на R_ш3 с помощью вольтметра PV2 и угол сдвига фаз φ_вх с помощью фазометра.

3.4 Полученные данные занести в таблицу 6.2.

Внимание. Каждый раз изменяя частоту согласно данным таблицы 6.2, поддерживайте значение 2 В на блоке Г3, а только затем снимайте показания приборов.

3.5 По результатам измерений вычислите значение тока и входного сопротивления 2_вх = .

3.6 Постройте характеристики 2_вх = F(f) и φ_{в х}= F(f) по полученным данным.

 

Таблица 6.2 – Таблица экспериментальных и расчетных данных RC электрической цепи (входные характеристики)

 

	Результаты измерений	Результаты вычислений
f,кГц	UR = U2,В	φвх,град	I,мА	Zвх,кОм

 

3.7 Для снятия передаточных характеристик поменять местами провода, идущие к точкам А и В.

3.8 Устанавливая частоту на блоке Г1 согласно таблице 6.3, измерить напряжение на конденсаторе С_Н с помощью вольтметра PV2 и угол φ_к с помощью фазометра.

3.9 Полученные данные занести в таблицу 6.3.

Внимание. Поддерживайте напряжение на входе Г3 (U₁ = 2В).

3.10 По результатам измерений вычислить значение коэффициента передачи:

К= . (10)

Таблица 6.3 – Таблица экспериментальных и расчетных данных RC электрической цепи (передаточные характеристики)

 

	Результаты измерений	Результаты вычислений
f, кГц	U2= Uвых, В	φк, град	К

 

3.11 Постройте характеристики К = F(f) и φ_вх = F(f) по полученным данным.

3.12 Верните провода в точки А и В, как было первоначально.

3.13 Для исследования RL электрической цепи вместо конденсатора С_Н включите катушку индуктивности L_В.

3.14 Повторите пункты 6.3.1…6.3.13 для RL электрической цепи. Частоты берите из таблиц 6.4 и 6.5

 

Таблица 6.4– Таблица экспериментальных и расчетных данных RL электрической цепи (входных характеристик)

 

	Результаты измерений	Результаты вычислений
f, кГц	UR= U2, В	φвх, град	I, мА	Zвх, кОм
0,6
1,6

 

Таблица 6.5– Таблица экспериментальных и расчетных данных RL электрической цепи (передаточные характеристики)

 

	Результаты измерений	Результаты вычислений
f, кГц	U2= Uвых, В	φк, град	К
0,2
0,7
1,2

 

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Решенные задачи домашнего задания п 4.1, 4.2.

3. Графики по расчету п. 4.3 домашнего задания.

4. Результаты измерений и вычислений (таблицы 6.2, 6.3, 6.4, 6.5).

5. Графики зависимостей φ_вх, К, φ_вх = F(f) по экспериментальным данным.

6. Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

7. Выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

1. Чему равно значение модуля и аргумента комплексного входного сопротивления на граничной частоте?

2. Чему равно значение модуля и аргумента комплексного коэффициента передачи на граничной частоте?

3. В каких пределах измеряется модуль и аргумент комплексного коэффициента передачи?

4. Как изменяется входное сопротивление RL и RС электрических цепей с ростом частоты?

5. На каких частотах ФЧХ RL и RС электрических цепей имеется линейный участок?

6. Как изменить граничную частоту RL и RС электрических цепей?

7. Задавшись частотами ω ≈ 0 и ω = ∞, покажите приблизительный ход входной АЧХ приведенной цепи (рисунок 6.2 а).

8. Задавшись частотами ω ≈ 0 и ω = ∞, покажите приблизительный ход передаточной АЧХ приведенной цепи (рисунок 6.2 б).

а) б)

 

Рисунок 6.2 – Схемы электрических цепей, для которых необходимо построить входные АЧХ и ФЧХ

 

Краткие теоретические сведения

Отношение комплексного напряжения на входе к комплексному току на входе называется комплексным входным сопротивлением . Зависимость модуля комплексного входного сопротивления от частоты − входная АЧХ (Z_вх = F (f)), и зависимость аргумента − входная ФЧХ (φ_вх=F(f)). Частота, на которой действительная и мнимая часть комплексного входного сопротивления, равны называется граничной (ω_гр, F_гр).

RC электрическая цепь Zвх=	RL электрическая цепь Zвх=
Входные АЧХ
Входные ФЧХ

 

Отношение комплексного напряжения на выходе к комплексному напряжению на выходе называется комплексным коэффициентом передачи (). Зависимость модуля комплексного коэффициента передачи от частоты

- передаточная АЧХ (К = F(f)), и аргумента;

- передаточная ФЧХ (φ_К= F(f)).

RC электрическая цепь	RL электрическая цепь
Передаточные АЧХ
Передаточные ФЧХ

 

Литература

6.1 Методическое руководство к работе.

6.2 Добротворский, И.Н. Теория электрических цепей./ И.Н. Добротворский. – М.: Высшая школа, 1989. – / с.198…204.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Лабораторная работа № 1

Знакомство с универсальным стендом ЛКТЦ…………..….…………………….……..3

Лабораторная работа № 2

Исследование источников…………………..…………………………………….....…..13

Лабораторная работа № 3

Исследование делителей напряжения……………………………..………………........21

Лабораторная работа № 4

Исследование активных цепей……………………………………………..…………....29

Лабораторная работа № 5

Исследование неразветвленных цепей при гармоническом воздействии

на постоянной частоте……………………………………..…………………………….36

Лабораторная работа № 6

Исследование входных и передаточных ачх и фчх в цепях первого порядка…….42

 

 

Барташевич Нина Леонидовна

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

 

по дисциплине

 

«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»

Часть 1

 

для студентов специальностей

2-45 01 02 − Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

2-45 01 03 − Сети телекоммуникации

 

Редактор Е. Б. Левенкова

 

Подписано к печати ___________

Формат 60*84/16

Усл. печ. л. Уч-изд. л.

Тираж_______экз. Заказ_______

 

Учреждение образования

«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»

220114, г. Минск, Ф. Скорины д. 8, к. 2