Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

Podobne dokumenty
Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2012

Pracownia Technik Pomiarowych dla Astronomów 2014

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2017

WYKŁAD 2 Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

Pracownia fizyczna i elektroniczna S. Prąd elektryczny w obwodach; przypomnienie podstawowych pojęć i praw. dq I = dt

Pracownia fizyczna i elektroniczna S. Prąd elektryczny w obwodach; przypomnienie podstawowych pojęć i praw

u(t)=u R (t)+u L (t)+u C (t)

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład 1. 9 marca Krzysztof Korona

Obwody prądu zmiennego

Szeregowy obwód RLC. u(t)=u R (t)+u L (t)+u C (t) U L = R U U L C U C DOBROĆ OBWODU. Obwód rezonansowy szeregowy - częstość rezonansowa = 1.

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2010/2011

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład marca Krzysztof Korona

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Siła elektromotoryczna

Dr inż. Agnieszka Wardzińska 105 Polanka Konsultacje: Poniedziałek : Czwartek:

Wstęp do ćwiczeń na pracowni elektronicznej

Prawa Kirchhoffa. I k =0. u k =0. Suma algebraiczna natężeń prądów dopływających(+) do danego węzła i odpływających(-) z danego węzła jest równa 0.

Pracownia Technik Pomiarowych dla Astronomów 2009

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2016

Eksperyment elektroniczny sterowany komputerowo

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna Struktura układu doświadczalnego. Wojciech DOMINIK. Zjawisko przyrodnicze

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

u (0) = 0 i(0) = 0 Obwód RLC Odpowiadający mu schemat operatorowy E s 1 sc t = 0 i(t) w u R (t) E u C (t) C

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Podstawy elektrotechniki

Eksperyment elektroniczny sterowany komputerowo

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

dr inż. Krzysztof Stawicki

42. Prąd stały. Prawa, twierdzenia, metody obliczeniowe

Obwody rozgałęzione. Prawa Kirchhoffa

1) Wyprowadź wzór pozwalający obliczyć rezystancję R AB i konduktancję G AB zastępczą układu. R 1 R 2 R 3 R 6 R 4

WZMACNIACZE OPERACYJNE

10. METODY NIEALGORYTMICZNE ANALIZY OBWODÓW LINIOWYCH

Teoria obwodów / Stanisław Osowski, Krzysztof Siwek, Michał Śmiałek. wyd. 2. Warszawa, Spis treści

INDEKS ALFABETYCZNY CEI:2002

Elektrotechnika podstawowa 159 ZADANIA

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Eksperyment elektroniczny sterowany komputerowo

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

REZONANS PRĄDOWY. I. Cel ćwiczenia: zapoznanie z problematyką rezonansu prądowego, wyznaczenie charakterystyk. IV. Wprowadzenie

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

Metody rozwiązywania ob o w b o w d o ów ó w e l e ek e t k r t yc y zny n c y h

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Elektronika (konspekt)

2. Narysuj schemat zastępczy rzeczywistego źródła napięcia i oznacz jego elementy.

Podstawy elektroniki

Podstawy elektroniki

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Podstawy elektroniki

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Do podr.: Metody analizy obwodów lin. ATR 2003 Strona 1 z 5. Przykład rozwiązania zadania kontrolnego nr 1 (wariant 57)

Zaznacz właściwą odpowiedź

Co było na ostatnim wykładzie?

Badanie rezonansu w obwodach prądu przemiennego

Własności i charakterystyki czwórników

Ćwiczenie 3 Obwody rezonansowe

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Podstawy Teorii Obwodów

Podstawowe prawa elektrotechniki. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa.

Ćwiczenie 1: Pomiar parametrów tranzystorowego wzmacniacza napięcia w układzie wspólnego emitera REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

BADANIE REZONANSU W SZEREGOWYM OBWODZIE LC

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2012

Lekcja 14. Obliczanie rozpływu prądów w obwodzie

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

E - siła elektromotoryczna źródła napięcia, R w. = 0 - rezystancja wewnętrzna

1. Sprawdzanie prawa OHMA i praw KIRCHHOFFA

Elektrotechnika 2. Stany nieustalone w obwodach elektrycznych: Metoda klasyczna. Kolokwium. Metoda operatorowa. Kolokwium

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Teoria obwodów elektrycznych / Stanisław Bolkowski. wyd dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

Co było na ostatnim wykładzie?

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 2. Analiza obwodów liniowych przy wymuszeniach stałych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

RÓWNANIE RÓśNICZKOWE LINIOWE

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Podstawy elektrotechniki

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Generator. R a. 2. Wyznaczenie reaktancji pojemnościowej kondensatora C. 2.1 Schemat układu pomiarowego. Rys Schemat ideowy układu pomiarowego

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Metody analizy obwodów w stanie ustalonym

Transkrypt:

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 04 http://pe.fw.ed.pl/ Wojciech DOMNK

ozbłysk gamma GB 08039B 9.03.008 teleskop Pi of the Sky sfilmował najpotężniejszą eksplozję obserwowaną przez człowieka pierwszy film narodzin czarnej dziry 7.5 mld lat świetlnych http://grb.fw.ed.pl/ 3

Strktra kład doświadczalnego Strktra kład doświadczalnego EKSPEYMENT ELEKTONZNY Zjawisko przyrodnicze detektor rządzenie pomiarowe rządzenie wykonawcze interfejs reglator interfejs kompter 4

Prąd elektryczny w obwodach; przypomnienie podstawowych pojęć i praw Prąd: porządkowany rch ładnków elektrycznych Natężenie prąd (prąd - ): dq ilość ładnk dq przepływająca przez przewodnik w jednostce czas Napięcie elektryczne (): spadek potencjał na części obwod elektrycznego nie zawierającej źródeł prąd Prawo Ohma: * Współczynnik proporcjonalności między napięciem i natężeniem: opór lb rezystancja Siła elektromotoryczna E : napięcie na odcink obwod zawierającego źródło prąd, a nie zawierającego rezystancji Drgie prawo Kichhoffa: dla obwod zamkniętego i i E E 3 33 5 Pierwsze prawo Kirchhoffa: dla dowolnego węzła sieci elektrycznej r i i 0 3 4 + + + 3 4 5 5

dzielnik napięcia - podstawowy obwód elektryczny E we wy w y w e + Działanie większości obwodów elektrycznych można opisać jako kład jednego lb kilk dzielników napięcia + Wzmacniacz tranzystorowy o wspólnym emiterze Analogicznym kładem elektrycznym jest dzielnik prądowy Prądy w poszczególnych gałęziach wynoszą: G G G + G G G + gdzie: G G oznaczają przewodności gałęzi obwod 6

Teoria obwodów rozważa dwa rodzaje idealnych źródeł energii elektrycznej: E Źródło napięciowe: Napięcie E na zaciskach (siła elektromotoryczna) nie zależy od natężenia prąd wyjściowego Źródło prądowe: Prąd wyjściowy nie zależy od napięcia na zaciskach Każde rzeczywiste źródło energii elektrycznej może być przedstawione jako: - źródło napięciowe i szeregowa rezystancja wewnętrzna lb - źródło prądowe i bocznikjąca je rezystancja wewnętrzna wy wy E wy max E/ wy wy wy Zasada Thevenina: Każdą sieć elektryczną można przedstawić w postaci obwod zastępczego składającego się ze źródła napięciowego i szeregowej rezystancji wewnętrznej Zasada Nortona: Każdą sieć elektryczną można przedstawić w postaci obwod zastępczego składającego się ze źródła prądowego zbocznikowanego rezystancją wewnętrzną Ewe E wy w y w e wy + wy + Znajomość rezystancji (impedancji) wewnętrznych kładów elektrycznych oraz parametrów ich źródeł jest podstawą świadomego posłgiwania się rządzeniami elektrycznymi 7

Natężenie prąd (prąd): i( dq E~ ( L i( 3 33 i( W każdym pnkcie obwod elektrycznego natężenie prąd ma jednakową wartość harakterystyki prądowo napięciowe elementów i ich konfigracja decydją o charakterystyce obwod Prawa Kirchhoffa podstawą analizy obwod!!! 8

kłady złożone z elementów biernych Bierne elementy elektroniczne to: opór () indkcyjność (L) pojemność () ogólnienie prawa Ohma dla prądów zmiennych: i : f napięcie ( jest liniowym fnkcjonałem prąd i( opór : i( di( indkcyjność L: L L q( pojemność : i( Prawa Kirchhoffa obowiązją!!! ezystancja mpedancja Z Obwód szeregowy L i( (: źródło napięciowe o zmiennej sile elektromotorycznej ~ ( L i( i( Drgie prawo Kichhoffa: równanie rch ładnk elektrycznego E i i + L + di( i t t i t + L + ( ) ( ) ( ) 9

Obwód szeregowy L napięcie zmienne harmonicznie: i( ( 0 e jωt 0 zespolona amplitda napięcia natężenie prąd: i( 0 e jωt 0 zespolona amplitda natężenia ~ ( L i( j E( e [(] ωπν - częstość kołowa i( di( i t t i t + L + ( ) ( ) ( ) Podstawiając wyrażenia na i( i ( otrzymjemy: opór: Składowe impedancji Z : indkcyjność: Z L pojemność: Z Z jωl jω 0 Z + jωl + o jω Z jest impedancją obwod mpedancja jest wielkością zespoloną Postać algebraiczna impedancji zastępczej obwod złożonego zależy od kształt obwod!!! ezystancja: część rzeczywista impedancji e(z) Z eaktancja: część rojona impedancji m(z) m(z) eprezentacja impedancji na płaszczyźnie zespolonej: m(z) e(z) tg(φ) φ e(z) tangens kąta przesnięcia fazowego φ między napięciem i natężeniem prąd Z praw Ohma i Kirchhoffa wynikają prawa szeregowego i równoległego łączenia oporów, które pozwalają obliczać rezystancje zastępcze z 3 n n Z + +... + n + +... + z n Szeregowe połączenie impedancji: ównoległe połączenie impedancji: Z Z + Z +... + Z Z n Z + +... + Z Z Z Z n 0

Szeregowy obwód Źródło napięciowe ( o zmiennej sile elektromotorycznej: ( (+ ( i t t i t ( ) ównanie rch ładnk elektrycznego: ( ) ( ) + Prąd w obwodzie: i t t t + ( ) Po podstawieni do równania rch: ( ) ( ) Napięcie na oporze : d[ ( ( ] Napięcie na oporze jest zróżniczkowanym ( napięciem na kondensatorze! d[ ( ] dla ( << ( Napięcie na pojemności : ( (- ( d[ ] [ ( ] Napięcie na pojemności jest scałkowanym napięciem na opornik! dla ( << ( ( Obwód całkjący (filtr dolnoprzepstowy) Napięcie wyjściowe: wy wy i( prąd płynący w obwodzie we wy i( po podstawieni: wy ( we t wy t ) ( ) ( ) gdy wy << we : wy we t ( )

Obwód całkjący (filtr dolnoprzepstowy) Dla sygnał harmonicznego: we jωt wee Stosnek napięć : Transmitancja: wy we wy wy we we Z Z jω + jω ω + dzielnik napięcia!!! wy/we 0.7... 0, pasmo transmisji obszar dobrego całkowania Przesnięcie fazowe między napięciem wyjściowym a wejściowym: ϕ arctan( ω) Pasmo transmisji filtra dolnoprzepstowego w skali częstości: od 0 doν g Dla częstości granicznej: πν g ω g τ wy we Z m tgϕ Z Z e Z π ϕ 4 0,0 0 00 000 0000 00000 νg zęstość [Hz] ϕ [rad] 0,0-0,5 -π/4 -,0 -,5 0 00 000 0000 00000 νg zęstość [Hz] Obwód różniczkjący (filtr górno-przepstowy) Napięcie wyjściowe: wy wy i( ( ( )) dq d i we wy t wy po podstawieni: ( ( )) d we wy t prąd płynący w obwodzie d gdy wy << we wy we

Obwód różniczkjący (filtr górno-przepstowy) c.d. we Dla sygnał harmonicznego: wy jωt Z we wee wy Stosnek napięć: we + jω Transmitancja: wy we ω ( ω) + dzielnik napięcia!!! wy/we 0, obszar dobrego różniczkowania przesnięcie fazowe między napięciem wyjściowym i wejściowym: [( ω ) ] ϕ arctan m tgϕ Z e Z Pasmo transmisji filtra górnoprzepstowego w skali częstości od ν g do πν g ω g τ wy π Dla częstości granicznej: we ϕ 4 wy<<we pasmo transmisji 0,0 0 00 000 0000 00000 ϕ [rad] νg zęstość [Hz],5,0 0,5 0,0 0 000 0000 00000 00 π 4 zęstość [Hz] νg Obwód całkjący (filtr dolnoprzepstowy) Przykłady sygnałów wejściowych i wyjściowych kład całkjący jest wykorzystywany do: filtracji sygnałów kształtowania sygnałów średniania sygnałów np. w cel eliminacji zakłóceń 3

Obwód różniczkjący (filtr górno-przepstowy) Przykłady sygnałów wejściowych i wyjściowych kład różniczkjący wykorzystywany jest do: filtracji sygnałów kształtowania sygnałów, eliminacji składowej stałej, wykrywania zboczy itd. W systemach pomiarowych przy niemiejętnym łączeni aparatry elektrycznej pasożytnicze obwody L mogą zniekształcać sygnały Przykład Połączenie wysokooporowego źródła z rządzeniem pomiarowym źródło miernik (oscyloskop) wy kabel c k c m obwód całkjący: ograniczenie od góry pasma przenoszenia obwod pomiarowego do częstości /(π wy ). Przykład Sprzężenie typ A. źródło miernik (oscyloskop) s we obwód. różniczkjący ograniczający od doł pasmo pomiarowe 4

Przykład 3 Brak kontakt kabla w gnieździe oscyloskop równoważny pojemności, która wraz z rezystancją wejściową tworzy filtr górnoprzepstowy powodjący różniczkowanie sygnałów wejściowych. 5