Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2017

Podobne dokumenty
Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2012

Pracownia Technik Pomiarowych dla Astronomów 2014

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

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.

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

WYKŁAD 2 Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

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

Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

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

Pracownia Technik Pomiarowych dla Astronomów 2009

Siła elektromotoryczna

Obwody prądu zmiennego

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład marca Krzysztof Korona

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Wzmacniacz operacyjny zastosowania liniowe. Wrocław 2009

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

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym (2 h)

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

REZONANS SZEREGOWY I RÓWNOLEGŁY. I. Rezonans napięć

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Badanie wzmacniacza operacyjnego I i II

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

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

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

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

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2016

BADANIE REZONANSU W SZEREGOWYM OBWODZIE LC

Badanie rezonansu w obwodach prądu przemiennego

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Co było na ostatnim wykładzie?

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

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

WZMACNIACZE OPERACYJNE

Co było na ostatnim wykładzie?

Wstęp do ćwiczeń na pracowni elektronicznej

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

z ćwiczenia nr Temat ćwiczenia: BADANIE RÓWNOLEGŁEGO OBWODU RLC (SYMULACJA)

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 F1 ( 90 minut ) Filtry pasywne

Wykład VII ELEMENTY IDEALNE: OPORNIK, CEWKA I KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU PRZEMIENNEGO

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

Stopnie wzmacniające

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Wymagania edukacyjne: Elektrotechnika i elektronika. Klasa: 1Tc TECHNIK MECHATRONIK. Ilość godzin: 4. Wykonała: Beata Sedivy

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

2. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

INDEKS ALFABETYCZNY CEI:2002

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

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

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

42. Prąd stały. Prawa, twierdzenia, metody obliczeniowe

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

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

Induktor i kondensator. Warunki początkowe. oraz ciągłość warunków początkowych

Elektronika (konspekt)

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego, zawierającego elementy R, L, C.

Podstawy elektroniki

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Grupa: Zespół: wykonał: 1 Mariusz Kozakowski Data: 3/11/ B. Podpis prowadzącego:

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego zawierającego elementy R, L, C.

dr inż. Krzysztof Stawicki

Pracownia fizyczna i elektroniczna dla Inżynierii Nanostruktur oraz Energetyki i Chemii Jądrowej Ćwiczenie 9

Ćwiczenie 3 Obwody rezonansowe

Podstawy elektroniki

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2 Ćwiczenie nr 10. Dwójniki RLC, rezonans elektryczny

Podstawy elektrotechniki

Pracownia Technik Informatycznych w Inżynierii Elektrycznej

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

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2010/2011

Obwody rozgałęzione. Prawa Kirchhoffa

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

ELEMENTY RLC W OBWODACH PRĄDU SINUSOIDALNIE ZMIENNEGO

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTROTECHNICE I ELEKTRONICE

Wydział IMiC Zadania z elektrotechniki i elektroniki AMD 2014 AMD

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych. Komparatory.

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

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

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

WZMACNIACZ OPERACYJNY

R 1 = 20 V J = 4,0 A R 1 = 5,0 Ω R 2 = 3,0 Ω X L = 6,0 Ω X C = 2,5 Ω. Rys. 1.

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

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Transkrypt:

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 7 http://pe.fw.ed.pl/ Wojciech DOMNK Strktra kład doświadczalnego Strktra kład doświadczalnego EKSPEYMENT EEKTONNY jawisko przyrodnicze detektor rządzenie pomiaro rządzenie konawcze interfejs reglator interfejs kompter

Prąd elektryczny w obwodach; przypomnienie podstawoch 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 = 3=3 5 Pierwsze prawo Kirchhoffa: dla dowolnego węzła sieci elektrycznej i i 3 4 3 4 5 dzielnik napięcia - podstawo obwód elektryczny E= Działanie większości obwodów elektrycznych można opisać jako kład jednego lb kilk dzielników napięcia + Wzmacniacz tranzystoro o wspólnym emiterze 3

Analogicznym kładem elektrycznym jest dzielnik prądo Prądy w poszczególnych gałęziach noszą: G G G G G G gdzie: G G oznaczają przewodności gałęzi obwod Teoria obwodów rozważa dwa rodzaje idealnych źródeł energii elektrycznej: E Źródło napięcio: Napięcie E na zaciskach (siła elektromotoryczna) nie zależy od natężenia prąd jściogo Źródło prądo: Prąd jścio nie zależy od napięcia na zaciskach Każde rzeczywiste źródło energii elektrycznej może być przedstawione jako: - źródło napięcio i szeregowa rezystancja wnętrzna lb - źródło prądo i bocznikjąca je rezystancja wnętrzna E max =E/ = 4

asada Thevenina: Każdą sieć elektryczną można przedstawić w postaci obwod zastępczego składającego się ze źródła napięciogo i szeregoj rezystancji wnętrznej asada Nortona: Każdą sieć elektryczną można przedstawić w postaci obwod zastępczego składającego się ze źródła prądogo zbocznikowanego rezystancją wnętrzną E= E najomość rezystancji (impedancji) wnętrznych kładów elektrycznych oraz parametrów ich źródeł jest podstawą świadomego posłgiwania się rządzeniami elektrycznymi 5

Natężenie prąd (prąd): dq = E ~ ( = 3 3 = 3 W każdym pnkcie obwod elektrycznego natężenie prąd ma jednakową wartość harakterystyki prądowo napięcio elementów i ich konfigracja decydją o charakterystyce obwod Prawa Kirchhoffa podstawą analizy obwod!!! kłady złożone z elementów biernych Bierne elementy elektroniczne to: opór () indkcyjność () pojemność () ogólnienie prawa Ohma dla prądów zmiennych: i : f ( napięcie ( jest fnkcją prąd opór : ( i( di( indkcyjność : ( q( pojemność : ( i( Prawa Kirchhoffa obowiązją!!! ezystancja mpedancja 6

Obwód szerego (: źródło napięcio o zmiennej sile elektromotorycznej ~ ( Drgie prawo Kichhoffa: równanie rch ładnk elektrycznego E i i ( ( ( ( di( i t t i t ( ) ( ) ( ) Obwód szerego napięcie zmienne harmonicznie: ( e natężenie prąd: i( e jt jt zespolona amplitda napięcia zespolona amplitda natężenia ~ ( j E( =e [(] - częstość kołowa di( i t t i t ( ) ( ) ( ) Podstawiając rażenia na i ( otrzymjemy: j o j opór: Składo impedancji : indkcyjność: pojemność: j j jest impedancją obwod mpedancja jest wielkością zespoloną Postać algebraiczna impedancji zastępczej obwod złożonego zależy od kształt obwod!!! 7

ezystancja: część rzeczywista impedancji e() eaktancja: część rojona impedancji m() m() eprezentacja impedancji na płaszczyźnie zespolonej: m() e() tg() e() tangens kąta przesnięcia fazogo między napięciem i natężeniem prąd praw Ohma i Kirchhoffa nikają prawa szeregogo i równoległego łączenia oporów, które pozwalają obliczać rezystancje zastępcze z 3 n n... n... z n Szerego połączenie impedancji: ównoległe połączenie impedancji: n...... n Szerego obwód Źródło napięcio ( o zmiennej sile elektromotorycznej: (= (+ ( i t t i t ( ) ównanie rch ładnk elektrycznego: ( ) ( ) t Prąd w obwodzie: i( ( ) t t t ( ) Po podstawieni do równania rch: ( ) ( ) Napięcie na oporze : d[ ( ( ] Napięcie na oporze jest zróżniczkowanym ( napięciem na kondensatorze! dla ( << ( Napięcie na pojemności : (= (- ( d[ ( ] ( d[ ( ] ( ( ( [ ( ( ] Napięcie na pojemności jest scałkowanym napięciem na opornik! dla ( << ( ( ( 8

Obwód całkjący (filtr dolnoprzepsto) Napięcie jścio: ( i( ( ( prąd płynący w obwodzie ( ( i( po podstawieni: ( ( ( gdy << : ( ( Obwód całkjący (filtr dolnoprzepsto) Dla sygnał harmonicznego: ( jt e Stosnek napięć : Transmitancja: ( ( ( j ( j dzielnik napięcia!!! /.7..., pasmo transmisji obszar dobrego całkowania Przesnięcie fazo między napięciem jściom a jściom: arctan( ) Pasmo transmisji filtra dolnoprzepstogo w skali częstości: od do g Dla częstości granicznej: g g m tg e 4, g zęstość [Hz] [rad], -,5 --/4 -, -,5 g zęstość [Hz] 9

Obwód różniczkjący (filtr górno-przepsto) Napięcie jścio: ( ( ( i( dq d i( ( ( po podstawieni: d ( ( ( prąd płynący w obwodzie d gdy << ( ( Obwód różniczkjący (filtr górno-przepsto) c.d. ( Dla sygnał harmonicznego: ( jt ( e ( Stosnek napięć: ( j Transmitancja: dzielnik napięcia!!! /, obszar dobrego różniczkowania przesnięcie fazo między napięciem jściom i jściom: arctan Pasmo transmisji filtra górnoprzepstogo w skali częstości od g do g g Dla częstości granicznej: 4 m tg e << pasmo transmisji, [rad] g zęstość [Hz],5,,5, 4 zęstość [Hz] g

Obwód całkjący (filtr dolnoprzepsto) Przykłady sygnałów jścioch i jścioch kład całkjący jest korzystywany do: filtracji sygnałów kształtowania sygnałów średniania sygnałów np. w cel eliminacji zakłóceń Obwód różniczkjący (filtr górno-przepsto) Przykłady sygnałów jścioch i jścioch kład różniczkjący korzystywany jest do: filtracji sygnałów kształtowania sygnałów, eliminacji składoj stałej, krywania zboczy itd.

Szerego obwód Źródło napięcio ( o zmiennej sile elektromotorycznej E(=e [(] drgiego prawa Kirchhoffa: (= (+ (+ ( ównanie rch ładnk elektrycznego: di( i t t i t ( ) ( ) ( ) jeśli i( ( e e jt jt impedancja j o j Obwód rezonanso szerego - częstość rezonansowa Szerego kład : napięcio źródło sygnał harmonicznego częstość amplitda o zasady dzielnika napięcia: ( j ( j j Dla częstości rezonansoj ( sin t j ( ( j j ( ( ( j j znika łączna impedancja elementów reaktancyjnych impedancja obwod = napięcia na kondensatorze i indkcyjności osiągają wartości maksymalne W rezonansie amplitdy napięcia na indkcyjności lb na pojemności mogą przekroczyć amplitdę napięcia jściogo!!! m() = amplitda napięcia jściogo osiąga wartość największą amplitdy napięć na elementach obwod mają wartości:

DOBOĆ OBWOD Wielkość: Q dobroć obwod amplitdy dla częstości rezonansoj!!! Ogólna definicja: Dobroć raża stosnek energii zmagazynowanej w kładzie rezonansom (E ) do mocy traconej (P ) w ciąg jednego okres drgań (T ) przy częstości rezonansoj nna postać rażenia na dobroć: Q j ( ) E T ( ) T P Magazynowanie energii w elementach reaktancyjnych obwod rezonansogo o sokiej dobroci i wołane przez nie podbijanie napięcia jest korzystywane do filtracji i transformowania sygnałów o określonej częstości Filtr rezonanso szerego Sygnał jścio harmoniczny, częstość jt ( e Transmitancja obwod: Stosnek amplitd napięcia jściogo do jściogo: WY/WE,,8,6,4,, ( ( = mh, = nf =3 3 4 5 6 7 8 g g częstość [Hz] napięcie jścio := napięcie na opornik ( ( ( j j Przesnięcie fazo między napięciem jściom i jściom: m tg e π/ /4 faza [rad]. -/4 -π/ Dzielnik napięcia!!! arctan 3 4 5 6 7 g g częstość [Hz] = mh, = nf =3 3

Filtr rezonanso szerego c.d. WY / WE = mh, = nf Pasmo przenoszenia zlokalizowane jest w okolicach częstości rezonans:,,8,6,4 =5 =3,, 3 4 5 6 7 8 g g częstość [Hz] faza [rad] π/ =5 /4 =3 -/4 -π/ 3 4 5 6 7 g g częstość [Hz] Pasmo przenoszenia filtr rozciąga się od g do g - częstości graniczne Dla częstości granicznych: 4 Dobroć: Q Opór, indkcyjność i pojemność to pojęcia teoretyczne zeczywiste konstrkcje - opornik, cewka czy kondensator zawierają wielkości pasożytnicze (z indeksem p) Przy pewnych częstościach sygnał wielkości pasożytnicze mogą istotnie zniekształcić własności element Każdy rzeczywisty bierny element elektroniczny jest złożonym kładem impedancji 4

W systemach pomiaroch przy niemiejętnym łączeni aparatry elektrycznej pasożytnicze obwody mogą zniekształcać sygnały Przykład Połączenie sokooporogo źródła z rządzeniem pomiarom źródło miernik (oscyloskop) kabel c k c m obwód całkjący: ograniczenie od góry pasma przenoszenia obwod pomiarogo do częstości /( ). Przykład Sprzężenie typ A. źródło miernik (oscyloskop) s obwód różniczkjący ograniczający od doł pasmo pomiaro Przykład 3 Brak kontakt kabla w gnieździe oscyloskop równoważny pojemności, która wraz z rezystancją jściową tworzy filtr górnoprzepsto powodjący różniczkowanie sygnałów jścioch. 5

Filtr rezonanso równoległy j j j j ( ( Dla częstości rezonansoj napięcie jścio osiąga wartość największą khz - - ( ( j j Dla częstości rezonansoj filtr pasmo zaporo napięcie jścio osiąga wartość najmniejszą 6