Sprzęt i architektura komputerów



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

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

Sprzęt i architektura komputerów

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

Systemy i architektura komputerów

Sprzęt i architektura komputerów

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Ćwiczenie 3 Badanie obwodów prądu stałego

1 Ćwiczenia wprowadzające

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

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Prawa Kirchhoffa. Ćwiczenie wirtualne

Wprowadzenie do programu MultiSIM

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

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Laboratorium Metrologii

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

Katedra Energetyki. Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

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

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

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

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

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

Badanie wzmacniacza operacyjnego

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

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

Co się stanie, gdy połączymy szeregowo dwie żarówki?

Uniwersytet Pedagogiczny

Stabilizacja napięcia. Prostowanie i Filtracja Zasilania. Stabilizator scalony µa723

ZŁĄCZOWE TRANZYSTORY POLOWE

Uniwersytet Pedagogiczny

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

Liniowe stabilizatory napięcia

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

42. Prąd stały. Prawa, twierdzenia, metody obliczeniowe

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

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

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

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

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

Scenariusz lekcji fizyki w klasie drugiej gimnazjum

PODSTAWY ELEKTOTECHNIKI LABORATORIUM

Ćwiczenie 4 Pomiar prądu i napięcia stałego

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

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

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

METROLOGIA EZ1C

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Wyznaczanie wielkości oporu elektrycznego różnymi metodami

Badanie diody półprzewodnikowej

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

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Laboratorium z Układów Elektronicznych Analogowych

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W TARNOWIE INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM METROLOGII. Instrukcja do wykonania ćwiczenia laboratoryjnego:

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

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

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

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

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

KATEDRA ELEKTRONIKI AGH L A B O R A T O R I U M ELEMENTY ELEKTRONICZNE ŹRÓDŁA PRĄDOWE REV. 1.0

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Laboratorium Podstaw Pomiarów

ZŁĄCZOWY TRANZYSTOR POLOWY

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

Przetworniki AC i CA

1. Właściwości obwodu elektrycznego z elementami połączonymi szeregowo

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Elementy i obwody nieliniowe

Pomiar parametrów tranzystorów

Układy Elektroniczne Analogowe. Prostowniki i powielacze napięcia

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 1 Pomiar wielkości elektrycznych z wykorzystaniem instrumentów NI ELVIS II

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

WIECZOROWE STUDIA ZAWODOWE LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI TYRYSTOR I TRIAK

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

Pomiar indukcyjności.

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 7 TEMPERATURA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Przygotowanie do Egzaminu Potwierdzającego Kwalifikacje Zawodowe

LABORATORIUM ELEKTRONIKI OBWODY REZONANSOWE

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

Transkrypt:

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech Sprzęt i architektura komputerów Laboratorium Temat:Pomiary podstawowych wielkości elektryczych: prawa Ohma i Kirchhoffa Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji Zakład Systemów i Sieci Komputerowych

SPIS TREŚCI SPIS TREŚCI 2 Cel ćwiczenia... 3 Wymagania... 3 Wiadomości wstępne... 3 Budowa i obsługa zestawu laboratoryjnego NI ELVIS II... 3 Przebieg ćwiczenia... 3 Podsumowanie... 8 Literatura... 8

CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest: Eksperymentalna weryfikacja podstawowych praw teorii obwodów Zapoznanie się z zasadami dokonywania pomiarów napięcia i natężenia prądu elektrycznego Doświadczalne sprawdzenie zależności pomiędzy napięciem i natężeniem prądu przy połączeniu szeregowym oraz równoległym elementów biernych w obwodach prądu stałego WYMAGANIA Do wykonania niniejszego ćwiczenia niezbędne jest zapoznanie się z następującymi zagadnieniami: Podstawowe pojęcia napięcie elektryczne, napięcie stałe i przemienne, natężenie prądu elektrycznego, prąd stały i przemienny, jednostki miar tych wielkości fizycznych zgodnie z układem SI Rodzaje rezystorów i podstawowe parametry rezystora oraz sposoby oznaczeń rezystorów z uwzględnieniem kodu paskowego Podstawowe prawa teorii obwodów: prawo Ohma, prawa Kirchhoffa oraz ich zastosowanie do pomiarów WIADOMOŚCI WSTĘPNE BUDOWA I OBSŁUGA ZESTAWU LABORATORYJNEGO NI ELVIS II PRZEBIEG ĆWICZENIA Zadanie nr 1 przypomnienie NIE WYKONUJEMY Wykorzystując regulowane źródło napięcia stałego z zestawu laboratoryjnego NI ELVIS II oraz dany przez prowadzącego rezystor zbuduj i zbadaj układ elektryczny według schematu przedstawionego na rys. 1. Kolejność czynności: Rys. 1. Schemat obwodu do weryfikacji prawa Ohma Strona 3 z 8

Odczytaj z kodu paskowego rezystancję nominalną rezystora (np. skorzystaj z tabel bądź kalkulatorów dostępnych w Internecie) Podłącz zasilacz sieciowy do zestawu laboratorynego NI ELVIS II Połącz zestaw laboratoryjny NI ELVIS II z komputerem za pomocą kabla USB Włącz zasilanie platformy głównej z tyłu obudowy (rys. 2) Rys. 2. Włącznik zasilania platformy NI ELVIS II Umieść rezystor R na płycie prototypowej Połącz, szeregowo z rezystorem, multimetr wirtualny ustawiony w tryb pracy amperomierza prądu stałego Wykonaj połączenia z regulowanym źródłem napięcia stałego Variable Power Supplies (SUPPLY +) Połącz, równolegle z rezystorem, zewnętrzny multimetr cyfrowy ustawiony w tryb pracy woltomierza napięcia stałego Uruchom program sterowania zasilaczem (START Programy Naonal Instruments NI ELVISmx for NI ELVIS & NI mydaq Instruments Variable Power Supplies) Uruchom program obsługi multimetru (START Programy Naonal Instruments NI ELVISmx for NI ELVIS & NI mydaq Instruments Digital Multimeter) (rys. 3) Rys. 3. Włącznik górnej płyty prototypowej Dla pięciu różnych wartości napięcia zasilania (ustawionych za pomocą pulpitu zasilacza regulowanego na ekranie komputera) odczytaj z mierników natężenie prądu płynącego przez rezystor oraz napięcie na rezystorze; wyniki pomiarów wstaw do poniższej tabeli Tab. 1. Wyniki pomiarów dla rezystora L.p. U [V] I [ma] R=U/I [kω] 1. 2. 3. 4. 5. Oblicz wartość ilorazu U/I dla każdego pomiaru. Czy wartość tego ilorazu zależy od U? Jakie prawo teorii obwodów zostało zweryfikowane? Strona 4 z 8

(Zadanie domowe) Oblicz średnią wartość ilorazu U/I i porównaj z wartością nominalną rezystancji odczytaną z kodu paskowego rezystora. Czy wartość rezystancji uzyskana z pomiarów jest zgodnaz wartością nominalną? (Zadanie domowe) Wykreśl zależność natężenia prądu płynącego przez dany rezystor od napięcia elektrycznego na rezystorze I=f(U). Określ i uzasadnij określenie rodzaju charakterystyki prądowo-napięciowej rezystora. Zadanie nr 2 Wykorzystując regulowane źródło napięcia stałego (Variable Power Supplies) z zestawu laboratoryjnego NI ELVIS II oraz dwa udostępnione przez prowadzącego rezystory zbuduj i zbadaj układ według schematu przedstawionego na rys. 4. Rys. 4. Schemat obwodu podstawowego dla połączenia szeregowego Kolejność czynności: Odczytaj z kodu paskowego i zanotuj wartości rezystancji rezystorów R 1 i R 2 Umieść rezystory na płycie prototypowej tak, aby były połączone szeregowo Wykonaj połączenia ze źródłem napięcia Variable Power Supplies Uruchom na komputerze program sterowania zasilaczem w trybie Manual ETAP I (pomiar U oraz U 1 ) Połącz, równolegle z rezystorem R 1, multimetr wirtualny ustawiony w tryb pracy woltomierza napięcia stałego Dla trzech różnych wartości napięcia zasilania (ustawionych manualnie na zestawie laboratoryjnym NI Elvis II) odczytaj z panelu zasilacza na ekranie komputera napięcie U oraz z panelu miernika wirtualnego napięcie U 1 na rezystorze R 1 ; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 2 Tab. 2. Wyniki pomiarów dla obwodu szeregowego L.p. U [V] U 1 [V] U 2 [V] U 1 +U 2 [V] I [ma] U 1 /R 1 [ma] U 2 /R 2 [ma] 1. 2. 3. ETAP II (pomiar U oraz U 2 ) Połącz, równolegle z rezystorem R 2, multimetr wirtualny ustawiony w tryb pracy woltomierza napięcia stałego Dla trzech podanych w tabeli 2 wartości napięcie zasilania U (ustawionych manualnie na zestawie laboratoryjnym NI Elvis II) zmierz napięcie U 2 na rezystorze R 2 ; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 2 Strona 5 z 8

Dla każdego pomiaru oblicz wartość sumy U 1 +U 2 i porównaj z wartością U. Jakie prawo elektrotechniki zostało zweryfikowane? ETAP III (pomiar U oraz I) Połącz szeregowo z rezystorami multimetr wirtualny ustawiony w tryb pracy amperomierza prądu stałego Dla trzech podanych w tabeli 2 wartości napięcie zasilania U zmierz natężenie prądu I płynącego przez rezystory; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 2 (Zadanie domowe) Dla każdego z trzech pomiarów oblicz natężenie prądu I korzystając z prawa Ohma: U1 U2 I = I = R1 R2 (Zadanie domowe) Czy obliczone z prawa Ohma wartości natężenia prądu są zgodne z wynikami z bezpośrednich pomiarów? Jeśli występują rozbieżności to, jaka może być ich przyczyna? Zadanie nr 3 Wykorzystując regulowane źródło napięcia stałego z zestawu laboratoryjnego NI ELVIS II oraz dwa udostępnione przez prowadzącego rezystory zbuduj i zbadaj układ elektryczny według schematu przedstawionego na rys. 5. Rys. 5. Schemat obwodu podstawowego dla połączenia równoległego Kolejność czynności: Umieść rezystory na płycie prototypowej Wykonaj połączenia ze źródłem napięcia Variable Power Supplies Uruchom program sterowania zasilaczem w trybie Manual ETAP I (pomiar U oraz I) Multimetr wirtualny, ustawiony w tryb pracy amperomierza, włącz do gałęzi głównej obwodu tak, aby można było nim zmierzyć natężenie prądu I Dla trzech różnych wartości napięcia zasilania (wartość napięcia zasilania U odczytaj z panelu zasilacza na ekranie komputera) zmierz za pomocą miernika wirtualnego, ustawionego w tryb pracy amperomierza prądu stałego, natężenie prądu I płynącego w gałęzi głównej; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 3 Tab. 3. Wyniki pomiarów dla obwodu równoległego L.p. U [V] I [ma] I 1 [ma] I 2 [ma] I 1 +I 2 [ma] I 1 R 1 [V] I 2 R 2 [V] 1. 2. 3. Strona 6 z 8

ETAP II (pomiar U oraz I 1 ) Multimetr wirtualny, ustawiony w tryb pracy amperomierza prądu stałego, włącz szeregowo z rezystorem R 1, tak aby można było nim zmierzyć natężenie prądu I 1 Dla trzech podanych w tabeli 3 wartości napięcie zasilania U zmierz natężenie prądu I 1 płynącego przez rezystor R 1 ; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 3 ETAP III (pomiar U oraz I 2 ) Multimetr wirtualny, ustawiony w tryb pracy amperomierza prądu stałego, włącz szeregowo z rezystorem R 2, tak aby można było nim zmierzyć natężenie prądu I 2 Dla trzech podanych w tabeli 3 wartości napięcie zasilania U zmierz natężenie prądu I 2 płynącego przez rezystor R 2 ; wyniki pomiarów wstaw do tabeli 3 Dla każdego pomiaru oblicz sumę I 1 +I 2 natężeń prądów w poszczególnych gałęziach obwodu i porównaj z wartością I natężenia prądu w gałęzi głównej. Jakie prawo teorii obwodów zostało zweryfikowane? (Zadanie domowe) Dla każdego z trzech pomiarów oblicz napięcia na rezystorach R 1 i R 2 korzystając z prawa Ohma: U = I 1 R 1 U = I 2 R 2 (Zadanie domowe) Czy obliczone z prawa Ohma wartości napięć na rezystorach są równe napięciu zasilania? Jeśli występują rozbieżności to, jaka może być ich przyczyna? Zadanie nr 4 (zadanie domowe) Korzystając z prawa Ohma oraz drugiego prawa Kirchhoffa wyprowadź wzór na natężenie prądu I płynącego w obwodzie podstawowym dla połączenia szeregowego, którego schemat przedstawiono na rys. 4, przy założeniu, że dane są wartości E, R 1 i R 2. Jaka wynika stąd rezystancja zastępcza układu dwóch rezystorów połączonych szeregowo? Zadanie nr 5 (zadanie domowe) Korzystając z prawa Ohma oraz praw Kirchhoffa wyprowadź wzór na natężenie prądu I płynącego w gałęzi głównej obwodu podstawowego dla połączenia równoległego, którego schemat przedstawiono na rys. 5, przy założeniu, że dane są wartości E, R 1 i R 2. Jaka wynika stąd rezystancja zastępcza układu dwóch rezystorów połączonych równolegle? Zadanie nr 6 (zadanie domowe) Dla obwodu, którego schemat przedstawiony został na rys. 5 oblicz natężenia prądów I, I 1 oraz I 2 mając dane E = 10 V, R 1 = 100 Ω oraz R 2 = 400 Ω. Wskazówka: Napisz drugie prawo Kirchhoffa dla każdego z dwóch oczek obwodu oraz pierwsze prawo Kirchhoffa dla węzła. Otrzymasz układ trzech równań liniowych z trzema niewiadomymi. Rozwiązując ten układ równań obliczysz natężenia prądów w poszczególnych gałęziach obwodu. Zadanie nr 7 (zadanie domowe) Korzystając z prawa Ohma i drugiego prawa Kirchhoffa wyprowadź równanie rezystorowego dzielnika napięcia (zależność napięcia wyjściowego w funkcji napięcia wejściowego, przy założeniu, że znane są wartości rezystancji tworzące dzielnik napięcia oraz obwód wejściowy dzielnika jest zamknięty zaś obwód wyjściowy otwarty). Schemat rezystorowego dzielnika napięcia został przedstawiony na rys. 6. Strona 7 z 8

Rys. 6. Schemat rezystorowego dzielnika napięcia PODSUMOWANIE W wyniku przeprowadzonego ćwiczenia student powinien nabyć następujące umiejętności: Zastosowanie prawa Ohma i praw Kirchhoffa do analizy prostych obwodów elektrycznych Rozróżnianie połączenia szeregowego od równoległego oraz umiejętność opisu zależności pomiędzy wielkościami elektrycznymi, zachodzących w przypadku takich połączeń Poprawnego włączania woltomierza i amperomierza do obwodu elektrycznego oraz wykonywania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych w obwodach prądu stałego LITERATURA [1] Horowitz P., Hill W.: Sztuka Elektroniki cz. 1, wydanie 9, WKŁ, Warszawa 2009 [2] Kuphaldt T. R.: Lessons In Electric Circuits, Volume VI Experiments, http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electriccircuits/exper/index.html (dostęp październik 2010) [3] Kuphaldt T. R.: Lessons In Electric Circuits, Volume I DC, http://www.ibiblio.org/kuphaldt/electriccircuits/dc/index.html (dostęp październik 2010) [4] Rusek M., Pasierbiński J.: Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa, 2006. Strona 8 z 8