ĆWICZENIE NR 10 Pomiary w obwodach prądu stałego Cel ćwiczenia: poznanie elementów układu (obwodu) prądu stałego, poznanie podstawowych relacji prądowo-napięciowych i praw obwodu elektrycznego, poznanie przydatnych twierdzeń i zasad dotyczących układów prądu stałego, zapoznanie się z przyrządami do pomiaru wielkości elektrycznych, nabycie podstawowych umiejętności praktycznych połączeniach elementów obwód elektryczny, praktyczna weryfikacja praw, zasad i twierdzeń dotyczących obwodów prądu stałego 1. Charakterystyka źródła energii prądu stałego Przebieg pomiarów: Zestawiamy układ jak na rysunku 1, zmieniając rezystancję R (opornica dekadowa) dokonujemy pomiaru napięcia (wo1tomierz cyfrowy). Wyniki pomiarów zestawiamy w tabeli 1.1. Na podstawie wyników pomiarów wykreślamy charakterystyki U = f(1), U = f(r), I =f(r), P = f(r). Rys. 1. Układ do pomiaru charakterystyk Źródła energii Tabela 1.1 Wyniki pomiarów charakterystyki źródła U[V] I[A] P[W] I=U/R ; P=U *I=R*I 2
2 Sprawdzanie zasady superpozycji Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do ilustracji zasady superpozycji Przebieg ćwiczenia: zestawiamy układ pomiarowy jak na rysunku 2, przeprowadzając wcześniej pomiar stosowanych rezystorów; po załączeniu żródeł napięcia odczytujemy wskazania przyrządów w tym samym układzie usuwamy drugie źródło napięcia E2 zastępując je zwarciem (działa źródło E1 i odczytujemy wskazania przyrządów w wyjściowym układzie usuwamy pierwsze ze źródeł E1) (zastępując je zwarciem); działa źródło E2 i odczytujemy wskazania przyrządów wyniki każdego z pomiarów notujemy w tabeli 3.2 (wiersze 1,2 i 3) porównujemy wyniki pomiarów (wiersz 1) z wynikami rachunku (wiersz 4) przeprowadzić obliczenia teoretyczne prądów w układzie o danych z powyższej tabeli metodą: superpozycji prądów (opis dwójnikowy), praw Kirchhoffa lub metodą prądów oczkowych (równania sieciowe). AGH-ImiR 2
Tabela 2. Zestawienie wynik6w pomiar6w i obliczd1; sprawdzanie praw Kirchhoffa i zasady superpozycji. Pomiary Sprawdzanie praw Kirchhoffa Lp. Źródła I 1 [ma] I 2 [ma] I 3 [ma] U 1 [V] U 2 [V] U 3 [V] I 1 +I 2 +I 3 E 1 +E 2 +U 1 +U 2 1. E 1 i E 2 2. E 1 3. E 2 4. Sumowanie wierszy 2 i 3 5. Porównanie wierszy 1 i 4 AGH-ImiR 3
3. Ilustracja twierdzenia Thevenina Przebieg ćwiczenia: pomiary wstępne prowadzimy w układzie według rysunku 3 (z obydwoma źródłami), dokonując wcześniej pomiaru stosowanych rezystorów; jako wyróżnioną parę zacisków przyjmujemy zaciski AB (w miejsce rezystora R 4 zastosować rezystor dekadowy) zmieniając R 4 od zera do 00 dokonać odczytu woltomierza i amperomierza; wyniki pomiarów zestawić w tabeli 3 Rys.3. Ilustracja budowy dwójnika zastępczego AGH-ImiR 4
na podstawie pomiaru napięcia na rozwartych zaciskach AB i prądu w zwartych zaciskach AB obliczyć R AB = U O AB /I z AB i zestawić układ jak na rys. 3e; jako źródła napięcia E użyć zasilacza z napięciem regulowanym, rezystancję R AB nastawić na opornicy dekadowej, a jako rezystancję obciążenia użyć opornicy dekadowej na podstawie pomiarów U AB o, I Ab z, R AB zbudowac dwojnik zastępczy zmieniając Ro w układzie jak na rys. 3e dokonać pomiaru prądów i napięć, porównać wyniki pomiarów otrzymanych w układzie pierwotnym i w układzie zastępczym przeprowadzić obliczenia teoretyczne układu pierwotnego i na tej.podstawie zbudować dwójnik zastępczy tego układu od strony zacisków AB. Tabela 3 Wyniki pomiarów; sprowadzenie rozgałęzionego układu do dwójnika zastępczego (twierdzenie Thevenina) Pomiary w układzie rozgałęzionym U[V] 0 I[mA] P[mW] o Pomiary w układzie dwójnika zastępczego U[V] 0 I[mA] P[mW] 0 Dopasowanie odbiornika do źródła - wykorzystać układ 3e i pomiary w układzie dwójnika zastępczego (tab.3). Na podstawie dokonanych pomiarów wykreślić dla obu obwodów następujące zależności: P = f(ro), U = f(ro), I = f(ro), U = f(i). Literatura 1. P. Hempowicz, R.Kiełszyna, A.Piłatowicz, ; Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, WNT, Warszawa 1999 2. ST.BolkowskiL; Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 1998 3. M.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki; Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa 2003 4. Wł.Dąbrowski,A.Dąbrowski,ST.Krupa, A.Miga; Elektrotechnika,ćwiczenia laboratoryjne, Drukarnia GS, Kraków 2002 AGH-ImiR 5