Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 4 Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora

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

Ćwiczenie 4 Badanie ładowania i rozładowania kondensatora

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Drgania relaksacyjne w obwodzie RC

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 6 POJEMNOŚĆ Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 3 Proste przyrządy elektroniczne

BADANIE PROCESÓW ŁADOWANIA I ROZŁADOWANIA KONDENSATORA

R L. Badanie układu RLC COACH 07. Program: Coach 6 Projekt: CMA Coach Projects\ PTSN Coach 6\ Elektronika\RLC.cma Przykłady: RLC.cmr, RLC1.

Systemy i architektura komputerów

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

TRANZYSTORY BIPOLARNE

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

Ć W I C Z E N I E N R E-5

A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

Kondensator, pojemność elektryczna

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

BADANIE PROCESÓW ŁADOWANIA I ROZŁADOWANIA KONDENSATORA

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Drgania relaksacyjne w obwodzie RC

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

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Badanie diod półprzewodnikowych

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

1 Ćwiczenia wprowadzające

Badanie żarówki. Sprawdzenie słuszności prawa Ohma, zdejmowanie charakterystyki prądowo-napięciowej.

Układ RC ładowanie kondensatora

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

PODSTAWY ELEKTOTECHNIKI LABORATORIUM

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

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

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

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

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

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

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

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

Ujemne sprzężenie zwrotne, WO przypomnienie

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

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

Laboratorium Fizyki WTiE Politechniki Koszalińskiej. Ćw. nr 26. Wyznaczanie pojemności kondensatora metodą drgań relaksacyjnych

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

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

Badanie zjawiska rezonansu elektrycznego w obwodzie RLC

07 K AT E D R A FIZYKI STOSOWA N E J

Ploter I-V instrukcja obsługi

Metoda superpozycji - rozwiązanie obwodu elektrycznego.

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Tranzystory bipolarne. Podstawowe układy pracy tranzystorów.

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

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

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

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie A7 : Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

Generatory sinusoidalne LC

Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

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

Analiza zderzeń dwóch ciał sprężystych

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

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

Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

WZMACNIACZE OPERACYJNE

Ćw. III. Dioda Zenera

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Komputerowe projektowanie układów ćwiczenia uzupełniające z wykorzystaniem Multisim/myDAQ. Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych PŁ

KONSPEKT LEKCJI. Podział czasowy lekcji i metody jej prowadzenia:

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

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

Ćwiczenie 3 Badanie obwodów prądu stałego

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

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

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

BADANIE SZEREGOWEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Badanie transformatora

Drgania w obwodzie LC. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

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

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

CVM-A1500. Analizator sieci z pomiarem jakości zasilania. Jakość pod każdym względem. Pomiar i kontrola

Wzmacniacze operacyjne

Badanie wzmacniacza operacyjnego

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Ćw. 6 Generatory. ( ) n. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Badanie transformatora

Transkrypt:

Małgorzata Marynowska Uniwersytet Wrocławski, I rok Fizyka doświadczalna II stopnia Prowadzący: dr M. Grodzicki Data wykonania ćwiczenia: 17.03.2015 Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 4 Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora

1. Wstęp teoretyczny a) Rozładowywanie kondensatora Rozładowywanie kondensatora odbywa się w układzie złożonym z kondensatora C naładowanego do napięcia U 0 i rezystora R z odłączonym źródłem napięcia. W obwodzie płynie prąd rozładowania I. Drugie prawo Kirchhoffa dla obwodu: (1) U R spadek napięcia na oporniku, U C napięcie chwilowe na kondensatorze. Równanie można zapisać jako: (2) gdzie Q to chwilowa wartość ładunku na kondensatorze. Znana jest także zależność: (3) Licząc pochodną po czasie równania (2) otrzymujemy: (4) Równanie rozwiązujemy metodą rozdzielania zmiennych i dostajemy: (5) Stałą całkowania A znajdujemy dla wartości początkowych t=0 i I=I 0 -> A=I 0. Ostateczne równanie prądowe opisujące rozładowywanie kondensatora: (6) Iloczyn τ=rc to stała czasowa. Analogicznie otrzymuje się równanie napięciowe: (7) b) Ładowanie kondensatora Ładowanie kondensatora odbywa się w układzie złożonym z kondensatora C, rezystora R i źródła napięcia U 0. Drugie prawo Kirchhoffa dla obwodu:

(8) Pochodna po czasie dla (8): (9) Otrzymuje się identyczne równanie prądowe (6) jak przy rozładowywaniu kondensatora. Wyznaczone równanie napięciowe: (10) c) Schemat układu R C U 0 W Rysunek 1 2. Wartości podzespołów, dla których czas ładowania wynosi ok. 1 s Wybrano następujące podzespoły: R = 0,47 MΩ C = 2,43 µf Czas ładowania t = 1.15 s

3. Graf z przebiegiem ładowania i rozładowywania i kod programu Wyk. 1 przedstawia zarejestrowany przebieg ładowania i rozładowywania kondensatora: Wyk. 1 Rysunek 2 przedstawia kod programu służącego do rejestracji przebiegów ładowania i rozładowywania kondensatora: Rysunek 2 Kod programu umieszczony jest w strukturze sekwencyjnej i wykonywany od lewej do prawej. RC Charging and Discharging jest elementem odpowiedzialnym za rysowanie wykresu w czasie rzeczywistym. W pierwszej klatce wybieramy nasze urządzenie (makietę), po czym na wyjściu Variable Power Supplies ustawiamy napięcie 5 V, które zasila układ RC. W drugiej klatce znajduje się pętla for służąca do sczytywania i przedstawiania wyników pomiaru napięcia na kondensatorze przy ładowaniu. Liczbę wykonań pętli podpina się pod N. DAQ Assistant służy do pomiaru napięcia przyłożonego do wejść analogowych makiety (zostało ustawione ai0), w opcjach elementu (lub jako podpięcia) można ustawić zakres pomiaru, jednostkę, liczbę sczytanych próbek i częstotliwość (rate). Generowane są dane

dynamiczne (dynamic data), które są następnie konwertowane do formatu zmiennoprzecinkowego (double), uśredniane przy pomocy elementu MEAN i wyświetlane na wykresie. W trzeciej klatce następuje wyłączenie zasilania układu RC (U = 0 V), w czwartej klatce analogiczne jak w drugiej rejestrowane i wyświetlane jest napięcie rozładowywania kondensatora w funkcji czasu. 4. Przebieg rozładowywania program, wykres, wyznaczenie stałej czasowej z regresji liniowej Wyk. 2 przedstawia zarejestrowane przebiegi rozładowywania kondensatora: Wyk. 2 Rysunek 3 przedstawia zmodyfikowany kod programu (tylko rozładowywanie): Rysunek 3

Przy modyfikacji programu usunięto połączenie prowadzące do grafu RC Changing and Dischanging w segmencie odpowiadającym za ładowanie kondensatora, czego skutkiem było wyświetlanie tylko rozładowywania kondensatora w funkcji czasu. Tabela 1 przedstawia już uśrednione wyniki z trzech pomiarów napięcia rozładowywania kondensatora od czasu: Tabela 1 t [s] U C [V] t [s] U C [V] t [s] U C [V] 0,0 4,90 1,2 1,63 2,4 0,73 0,1 4,53 1,3 1,53 2,5 0,70 0,2 4,13 1,4 1,40 2,6 0,70 0,3 3,73 1,5 1,30 2,7 0,63 0,4 3,43 1,6 1,20 2,8 0,63 0,5 3,13 1,7 1,13 2,9 0,60 0,6 2,83 1,8 1,03 3,0 0,60 0,7 2,53 1,9 1,00 3,1 0,57 0,8 2,33 2,0 0,93 3,2 0,53 0,9 2,13 2,1 0,90 3,3 0,53 1,0 1,93 2,2 0,83 3,4 0,50 1,1 1,80 2,3 0,80 Wyk. 3 przedstawia charakterystykę rozładowywania kondensatora i wyznaczoną krzywą regresji: Wyk. 3

Wzór krzywej regresji: U C = 4.76*exp(-0.84*t) 5. Porównanie stałej czasowej z eksperymentu i obliczeń Stała czasowa z obliczeń: 1,15 s Stała czasowa z eksperymentu: 1,19 s Wartość stałej czasowej z eksperymentu jest zbliżona do tej obliczonej przy użyciu wartości komponentów RC. Brany pod uwagę przedział czasowy nie powinien być zbyt duży (nie powinien zawierać zbyt wielu wartości, dla których napięcie na kondensatorze jest już ustalone), gdyż powoduje to zwiększenie stałej czasowej i wzrost różnicy pomiędzy stałą czasową obliczoną a wyznaczoną przy pomocy regresji liniowej.