Тема: Измерение параметров компонентов с сосредоточенными постоянными

Тема: Измерение параметров компонентов с сосредоточенными постоянными

Цель работы: научится измерять некоторые параметры линейных компонент методом вольтметра-амперметра.

Приборы и принадлежности: ПО Electronics Worcbench 5.0 и выше, калькулятор.

Введение

Электрическая цепь представляет собой совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей, по которым может протекать электрический ток. При определенных допущениях электрическую цепь рассматривают как цепь, состоящую из некоторых идеализированных элементов – сосредоточенных постоянных, параметры которых можно считать размещенными в пределах только одной ветви, соединенной с остальной частью цепи узлами. При этом ток изменяется только при переходе через узел.

В цепях с сосредоточенными постоянными широко используются линейные компоненты общего применения: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.п. Передача электрической энергии через такую цепь сопровождается сложными процессами образования электрических и магнитных полей и преобразования энергии, происходящими в каждом компоненте или участке цепи. Так, преобразование электрической энергии в тепловую происходит в активном сопротивлении, преобразование энергии электрического поля в энергию магнитного поля – в индуктивности, электростатическое поле образуется в емкости. Физические основы преобразования энергии различны, поэтому при разных сочетаниях компонентов получаются весьма разнородные явления в цепи и ее реакция на электрическое воздействие. Для оценки электрических свойств цепи необходимо измерить параметры ее компонентов.

Компоненты электрических цепей характеризуются рядом параметров, которые по роду единиц физических величин подразделяются на основные, зависящие от основных единиц и характеристик среды (различные скалярные величины), и производные, выражаемые через основные параметры и частоту (частично безразмерные величины).

К основным параметрам компонентов электрических цепей с сосредоточенными постоянными относятся электрическая емкость конденсаторов, сопротивление резисторов, индуктивность (взаимоиндуктивность) катушек.

Расчет емкости, индуктивности и сопротивления может быть произведен после применения метода вольтметра-амперметра для определения реактивных сопротивлений конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов.

Сопротивление, которое оказывает электрическая цепь переменному току, отличается от того, которое имеет место при наличии постоянного тока. В цепи с переменным током принято различать активное R и реактивное X сопротивления. Первым из них обладают те элементы цепи, в которых электрическая энергия необратимо преобразуется во внутреннюю (резистор, лампа накаливания и др.), а вторым – те элементы, в которых подобного преобразования не происходит (конденсатор, катушка индуктивности и др.). Их реактивные сопротивления называют соответственно емкостным и индуктивным .

Строго говоря, в электрических цепях не существует таких элементов, сопротивление которых являлось бы только активным, только емкостным или только индуктивным. Однако на практике часто используются такие элементы, в которых сопротивление одного из перечисленных видов имеет преобладающее значение, а двумя другими видами сопротивлений по сравнению с ними можно пренебречь. Тогда соответствующий элемент цепи можно рассматривать идеализированно, считая, что он обладает только активным (резистор), либо только емкостным (конденсатор), либо только индуктивным (катушка) сопротивлением.

Метод вольтметра-амперметра основан на применении закона Ома и позволяет определить полное (активное и реактивное) сопротивление Z включенных в цепь элементов:

Ход работы

Выполните предложенные ниже задания. Здесь n – номер вашего варианта.

Задания:

Тема: Измерение параметров компонентов с сосредоточенными постоянными

Цель работы: научится измерять некоторые параметры линейных компонент методом вольтметра-амперметра.

Приборы и принадлежности: ПО Electronics Worcbench 5.0 и выше, калькулятор.

Введение

Электрическая цепь представляет собой совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей, по которым может протекать электрический ток. При определенных допущениях электрическую цепь рассматривают как цепь, состоящую из некоторых идеализированных элементов – сосредоточенных постоянных, параметры которых можно считать размещенными в пределах только одной ветви, соединенной с остальной частью цепи узлами. При этом ток изменяется только при переходе через узел.

В цепях с сосредоточенными постоянными широко используются линейные компоненты общего применения: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.п. Передача электрической энергии через такую цепь сопровождается сложными процессами образования электрических и магнитных полей и преобразования энергии, происходящими в каждом компоненте или участке цепи. Так, преобразование электрической энергии в тепловую происходит в активном сопротивлении, преобразование энергии электрического поля в энергию магнитного поля – в индуктивности, электростатическое поле образуется в емкости. Физические основы преобразования энергии различны, поэтому при разных сочетаниях компонентов получаются весьма разнородные явления в цепи и ее реакция на электрическое воздействие. Для оценки электрических свойств цепи необходимо измерить параметры ее компонентов.

Компоненты электрических цепей характеризуются рядом параметров, которые по роду единиц физических величин подразделяются на основные, зависящие от основных единиц и характеристик среды (различные скалярные величины), и производные, выражаемые через основные параметры и частоту (частично безразмерные величины).

К основным параметрам компонентов электрических цепей с сосредоточенными постоянными относятся электрическая емкость конденсаторов, сопротивление резисторов, индуктивность (взаимоиндуктивность) катушек.

Расчет емкости, индуктивности и сопротивления может быть произведен после применения метода вольтметра-амперметра для определения реактивных сопротивлений конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов.

Сопротивление, которое оказывает электрическая цепь переменному току, отличается от того, которое имеет место при наличии постоянного тока. В цепи с переменным током принято различать активное R и реактивное X сопротивления. Первым из них обладают те элементы цепи, в которых электрическая энергия необратимо преобразуется во внутреннюю (резистор, лампа накаливания и др.), а вторым – те элементы, в которых подобного преобразования не происходит (конденсатор, катушка индуктивности и др.). Их реактивные сопротивления называют соответственно емкостным и индуктивным .

Строго говоря, в электрических цепях не существует таких элементов, сопротивление которых являлось бы только активным, только емкостным или только индуктивным. Однако на практике часто используются такие элементы, в которых сопротивление одного из перечисленных видов имеет преобладающее значение, а двумя другими видами сопротивлений по сравнению с ними можно пренебречь. Тогда соответствующий элемент цепи можно рассматривать идеализированно, считая, что он обладает только активным (резистор), либо только емкостным (конденсатор), либо только индуктивным (катушка) сопротивлением.

Метод вольтметра-амперметра основан на применении закона Ома и позволяет определить полное (активное и реактивное) сопротивление Z включенных в цепь элементов: