Ćwiczenie 15 Temat: Zasada superpozycji, twierdzenia Thevenina i Nortona Cel ćwiczenia

Podobne dokumenty
NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

WZMACNIACZ ODWRACAJĄCY.

Ćwiczenie 25. Temat: Obwód prądu przemiennego RC i RL. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 23. Temat: Własności podstawowych bramek logicznych. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 16. Temat: Wzmacniacz w układzie Darlingtona. Cel ćwiczenia

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Ćwiczenie 25 Temat: Interfejs między bramkami logicznymi i kombinacyjne układy logiczne. Układ z bramkami NOR. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 01. Temat: Własności diody Zenera Cel ćwiczenia

I= = E <0 /R <0 = (E/R)

Ćwiczenie 14 Temat: Pomiary rezystancji metodami pośrednimi, porównawczą napięć i prądów.

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 26. Temat: Układ z bramkami NAND i bramki AOI..

Ćwiczenie 13. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnej bazy. Cel ćwiczenia

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

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

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 24 Temat: Obwód prądu stałego RL i RC stany nieustalone. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 31 Temat: Analogowe układy multiplekserów i demultiplekserów. Układ jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU).

(a) Układ prostownika mostkowego

Ćwiczenie 24 Temat: Układy bramek logicznych pomiar napięcia i prądu. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 14. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 21 Temat: Komparatory ze wzmacniaczem operacyjnym. Przerzutnik Schmitta i komparator okienkowy Cel ćwiczenia

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Ćwiczenie 28. Przy odejmowaniu z uzupełnieniem do 2 jest wytwarzane przeniesienie w postaci liczby 1 Połówkowy układ

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Ćwiczenie 17 Temat: Własności tranzystora JFET i MOSFET. Cel ćwiczenia

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

Ćwiczenie 12 Temat: Prawa Kirchhoffa w obwodach prądu stałego. Cel ćwiczenia

42. Prąd stały. Prawa, twierdzenia, metody obliczeniowe

Rys Filtr górnoprzepustowy aktywny R

Ćwiczenie 29 Temat: Układy koderów i dekoderów. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

Rys Schemat montażowy (moduł KL blok e) Tablica C B A F

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

Ćwiczenie 12 Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego emitera. Cel ćwiczenia

Elektronika. Laboratorium nr 2. Liniowe i nieliniowe elementy elektroniczne Zasada superpozycji i twierdzenie Thevenina

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

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

INŻYNIERII LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI. kierunek: Automatyka i Robotyka. Lab: Twierdzenie Thevenina

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

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

Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia

Ć w i c z e n i e 1 POMIARY W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO

Ćwiczenie 3 Badanie obwodów prądu stałego

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Pomiary elektryczne: Szeregowe i równoległe łączenie żarówek

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Metody analizy obwodów w stanie ustalonym

Obwody rozgałęzione. Prawa Kirchhoffa

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

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

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Podstawy elektrotechniki

Włączanie i wyłączanie tyrystora. Włączanie tyrystora przy pomocy kondensatora Cel ćwiczenia;

4. OBWODY LINIOWE PRĄDU STAŁEGO 4.1. ŹRÓDŁA RZECZYWISTE

Przetworniki cyfrowo-analogowe C-A CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Ćwiczenie 3 Temat: Oznaczenia mierników, sposób podłączania i obliczanie błędów Cel ćwiczenia

10. METODY NIEALGORYTMICZNE ANALIZY OBWODÓW LINIOWYCH

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Lekcja 14. Obliczanie rozpływu prądów w obwodzie

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Wyznaczanie wielkości oporu elektrycznego różnymi metodami

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

WIECZOROWE STUDIA ZAWODOWE LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

METROLOGIA EZ1C

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Podstawowe prawa elektrotechniki. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa.

Sprzęt i architektura komputerów

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

PODSTAWY ELEKTOTECHNIKI LABORATORIUM

Ćwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym

dr inż. Krzysztof Stawicki

Badanie wzmacniacza operacyjnego

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

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

Obwody elektryczne prądu stałego

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

Podstawy Teorii Obwodów

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

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE. Obwody nieliniowe.

R 1. Układy regulacji napięcia. Pomiar napięcia stałego.

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych: prawa Ohma i Kirchhoffa. Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

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

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

1 Ćwiczenia wprowadzające

Lekcja 5. Temat: Prawo Ohma dla części i całego obwodu

Temat ćwiczenia: POMIARY W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO. A Lp. U[V] I[mA] R 0 [ ] P 0 [mw] R 0 [ ] 1. U 0 AB= I Z =

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

Ile wynosi całkowite natężenie prądu i całkowita oporność przy połączeniu równoległym?

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

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

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

Własności i charakterystyki czwórników

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

Transkrypt:

Ćwiczenie 15 Temat: Zasada superpozycji, twierdzenia Thevenina i Nortona Cel ćwiczenia Sprawdzenie zasady superpozycji. Sprawdzenie twierdzenia Thevenina. Sprawdzenie twierdzenia Nortona. Czytanie schematów elektrycznych. Obsługa przyrządów pomiarowych i badanie urządzeń elektronicznych, w oparciu o przedstawione schematy układów pomiarowych. Przestrzeganie przepisów bhp podczas ćwiczenia. INSTRUKCJA DO WYKONANIA ZADANIA Przestrzegaj zasad BHP przy pomiarach elektrycznych. Zachowaj ostrożność w czasie ćwiczenia. Sprawdź stan elementów zastosowanych w ćwiczeniu oraz narzędzi. Gdy w układzie znajduje się więcej niż jedno źródło zasilania, to na przepływ prądu mają wpływ oba źródła. Aby rozwiązać ten problem bardziej skutecznie, przedstawimy trzy szeroko znane zasady teoretyczne. Zasada superpozycji. Zasada superpozycji głosi, że w każdym obwodzie liniowym zawierającym jedno lub więcej źródeł zasilania, prąd w danym punkcie tej sieci jest sumą algebraiczną prądów wszystkich źródeł, to jest prądów, które by płynęły, gdyby każde z tych źródeł rozpatrywać indywidualnie, zastępując jednocześnie pozostałe źródła tylko ich rezystancjami wewnętrznymi. Twierdzenie Thevenina Twierdzenie Thevenina głosi, że każdy obwód liniowy składający się z rezystancji i źródeł zasilania, jeśli jest oglądany z danych dwóch punktów tej sieci, może być zastąpiony napięciowym źródłem zastępczym V TH i połączoną z nim szeregowo rezystancją zastępczą R TH. Twierdzenie Nortona Twierdzenie Nortona głosi, że każdy obwód liniowy składający się z rezystancji i źródeł zasilania, jeśli jest oglądany z danych dwóch punktów tej sieci, może być zastąpiony prądowym źródłem zastępczym I N i rezystancją zastępczą R N połączoną równolegle z tym źródłem prądowym. NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY 1. KL-22001 podstawowy moduł edukacyjny z laboratorium układów elektrycznych 2. KL-24002 podstawowy moduł do ćwiczeń z elektryczności PROCEDURA 1 Ustawić moduł KL-24002 na module KL-22001 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), poczym zlokalizować blok c. montażowym przedstawionym na rys. 2-3-2. 4. Włączyć szeregowo z miliamperomierzem rezystor R6. Zmierzyć i zanotować wartość prądu płynącego przez rezystor R6, którą wskazuje miliamperomierz. I R6 ma Uwaga: Wartość prądu I R6 jest sumą prądu I 1 wytwarzanego przez źródło napięcia zasilania +15V oraz prądu I 2 5. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania -12 V i wyprowadzenia -V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R5 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. I 1 = ma 1

6. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania +15 Vi wyprowadzenia +V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R4 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. Zamienić miejscami doprowadzenia miliamperomierza, a następnie: I 2 = ma 7. Obliczyć prąd I R6 = I 1 + (-I 2 ) = ma. Czy istnieje zgodność między wartościami prądu I R6 obliczonymi i zmierzonymi? 8. Usunąć miliamperomierz i pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Posługując się woltomierzem zmierzyć napięcie między punktami a i b i zapisać wynik jako E TH V Obliczyć wartość rezystancji zastępczej wynikającej z połączenia szeregowego rezystorów R4 i R5 i zapisać wynik jako R TH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Thevenina wartość siły elektromotorycznej E TH i rezystancji R TH. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-3. ETH Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. ITH ma RTH R6 Czy wartość I R6 jest równa wartości I R6 z kroku 4? 10.Pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Zmierzyć prąd płynący przez węzły a i b, używając do tego miliamperomierza. Po czym wynik zapisać jako I N. I N = ma 11.R N =R TH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Nortona wartość siły źródła prądowego I N rezystancji R N. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-4. Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. I R6 = I N * R N /(R N + R6)= ma Czy wartość I R6 jest równa wartości I R6 z kroku 4? PODSUMOWANIE W trakcie naszego ćwiczenia sprawdziliśmy trzy zasady teoretyczne. Te trzy zasady są skutecznym narzędziami wykorzystywanym do rozwiązywania obwodów liniowych zawierających jedno lub więcej źródeł zasilania. Obwód liniowy to taki, w którym prąd jest zawsze proporcjonalny do napięcia. Są cztery kroki, które wykonuje się stosując zasadę superpozycji: 1. Zastąpić zwarciem wszystkie źródła z wyjątkiem jednego. Przyjąć kierunek przepływu prądu. 2. Obliczyć wartość prądu, który płynie przy jednym źródle w układzie. 3. Zrobić to dla każdego źródła zasilania w układzie. 4. Dodać do siebie obliczone wartości prądów. Prądy płynące w kierunku przyjętym są traktowane jako dodatnie, a te, które płyną w kierunku przeciwnym, jako ujemne. Jeśli całkowita suma wartości prądów wyjdzie ujemna, oznacza to, że przyjęty kierunek prądu jest niewłaściwy. 2

Zespół Szkół Mechanicznych w Namysłowie Pomiary elektryczne i elektroniczne Temat ćwiczenia: Zasada superpozycji, twierdzenia Thevenina i Nortona Imię i nazwisko Nr ćw 15 Data wykonania Klasa Grupa 1TEZ OCENY Samoocena Wykonanie Zespół Ogólna Cel ćwiczenia; Wykaz materiałów Wykaz narzędzi i sprzętu.. Wykaz aparatury kontrolno-pomiarowej. SCHEMATY Rys 2-3-3 układ zstępczy wg twierdzenia Thevenina Rys 2-3-4 układ zstępczy wg twierdzenia Nortona PROCEDURA 1 Ustawić moduł KL-24002 na module KL-22001 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), poczym zlokalizować blok c. montażowym przedstawionym na rys. 2-3-2 4. Włączyć szeregowo z miliamperomierzem rezystor R6. Zmierzyć i zanotować wartość prądu płynącego przez rezystor R6, którą wskazuje miliamperomierz. I R6 ma Uwaga: Wartość prądu I R6 jest sumą prądu I 1 wytwarzanego przez źródło napięcia zasilania +15V oraz prądu I 2 3

5. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania -12 V i wyprowadzenia -V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R5 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. I 1 = ma 6. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania +15 Vi wyprowadzenia +V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R4 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. Zamienić miejscami doprowadzenia miliamperomierza, a następnie: I 2 = ma 7. Obliczyć prąd I R6 = I 1 + (-I 2 ) = ma. Czy istnieje zgodność między wartościami prądu I R6 obliczonymi i zmierzonymi? 6. Usunąć miliamperomierz i pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Posługując się woltomierzem zmierzyć napięcie między punktami a i b i zapisać wynik jako E TH. E TH Obliczyć wartość rezystancji zastępczej wynikającej z połączenia szeregowego rezystorów R4 i R5 i zapisać wynik jako R TH. R TH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Thevenina wartość siły elektromotorycznej E TH i rezystancji R TH. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-3. Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. ETH ITH ma Czy wartość I R6 jest równa wartości I R6 z kroku 4? RTH R6 10.Pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Zmierzyć prąd płynący przez węzły a i b, używając do tego miliamperomierza. Po czym wynik zapisać jako I N. I N = ma 11.R N =R TH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Nortona wartość siły źródła prądowego I N rezystancji R N. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-4. Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. I R6 = I N * R N /(R N + R6)= ma Czy wartość I R6 jest równa wartości I R6 z kroku 4? 1 Ustawić moduł KL-24002 na module KL- 22001 (moduł edukacyjny laboratorium z podstawowych układów elektrycznych), poczym zlokalizować blok c. montażowym przedstawionym na rys. 2-3-2. 4. Włączyć szeregowo z miliamperomierzem rezystor R6. Zmierzyć i zanotować wartość prądu płynącego przez rezystor R6, którą wskazuje miliamperomierz. IR6 ma Uwaga: Wartość prądu IR6 jest sumą prądu I1 wytwarzanego przez źródło napięcia zasilania +15V oraz prądu I2 5. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania -12 V i wyprowadzenia -V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R5 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. I1= ma 6. Wyłączyć zasilanie. Odłączyć napięcie zasilania +15 Vi wyprowadzenia +V i GND (masa) połączyć ze sobą. Spowoduje to, że rezystory R4 i R6 zostaną połączone równolegle. Włączyć zasilanie. Zmierzyć i zapisać wartość prądu płynącego przez rezystor R6, a wskazywaną przez miliamperomierz. Zamienić miejscami doprowadzenia miliamperomierza, a następnie: I2= ma 7. Obliczyć prąd IR6 = I1 + (-I2) = ma. Czy istnieje zgodność między wartościami prądu IR6 obliczonymi i zmierzonymi? 8. Usunąć miliamperomierz i pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Posługując się woltomierzem zmierzyć napięcie między punktami a i b i zapisać wynik jako ETH V Obliczyć wartość rezystancji zastępczej wynikającej z połączenia szeregowego rezystorów R4 i R5 i zapisać wynik jako RTH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Thevenina wartość siły elektromotorycznej ETH i rezystancji RTH. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-3. Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. ma Czy wartość IR6 jest równa wartości IR6 z kroku 4? 4

10.Pozostawić rezystor R6 w stanie rozwartym. Zmierzyć prąd płynący przez węzły a i b, używając do tego miliamperomierza. Po czym wynik zapisać jako IN. IN = ma 11.RN=RTH = Ω W ten sposób otrzymaliśmy zgodnie z twierdzeniem Nortona wartość siły źródła prądowego IN rezystancji RN. Należy teraz zbudować układ zastępczy przedstawiony na rys. 2-3-4. Obliczyć prąd płynący przez rezystor R6 używając do tego poniższego wzoru. IR6= IN* RN/(RN+ R6)= ma Czy wartość IR6 jest równa wartości IR6 z kroku 4? WNIOSKI I SPOSTRZEŻENIA Napisz zasadę superpozycji i twierdzenia Thevenina i Nortona i wnioski z ćwiczenia. 5