Порядок выполнения
1. Используя стенд со сменными панелями, собрать поочередно схемы, соответствующие рис.9 и 11.
2. Подать на лабораторную панель переменное напряжение (8…10 В) от блока питания.
3. Пользуясь осциллографом, определить напряжение на входе UАБ и на нагрузке Uн (сигнал следует подавать на открытый вход Y осциллографа; измерения проводить при неизменных выбранных значениях скорости горизонтальной развертки и положении луча по вертикали). Зарисовать полученные сигналы с указанием масштаба по напряжению и по времени.
4. Вычислить коэффициент полезного действия выпрямителя по формуле
.
Для этого, с помощью мультиметра в режиме вольтметра переменного напряжения, измерить эффективное значение входного напряжения UАБ эфф, а затем, переключив мультиметр в режим вольтметра постоянного напряжения, измерить среднее значение напряжения на сопротивлении нагрузки Uн ср.
5. Подключить, соблюдая полярность, параллельно нагрузке конденсатор емкостью 2000 мкф ´ 50 В (расположен на дополнительной панели), повторить п.п.2, 3 и объяснить характер изменений.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое акцепторные и донорные примеси полупроводников?
2. Что такое основные и неосновные носители тока в примесных полупроводниках?
3. Как образуется запирающий слой в р–n - переходе?
4. Какая роль диффузного и дрейфового токов р–n - перехода?
5. Каким образом можно получить выпрямитель переменного тока с помощью полупроводника с р–n - переходом?
6. Объяснить работу выпрямительных схем.
7. Как зависит величина (амплитуда) пульсаций напряжения на нагрузке от величины сопротивления нагрузки при подключенном конденсаторе?
Лабораторная работа №6
определение удельного сопротивления нихромовой проволоки и измерение сопротивлений
Цель работы: измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра, а также с помощью мостовой схемы.
Приборы и принадлежности: лабораторный прибор с реохордом, магазин сопротивлений, соединительные проводники, набор сопротивлений.
Краткая теория
В повседневной практике часто приходится измерять сопротивления отдельных элементов электрической цепи, сопротивления заземления, сопротивления изоляции электрических установок, машин и аппаратов.
Существуют различные методы измерения электрических сопротивлений. Весьма распространенным и простым является метод амперметра и вольтметра, основанный на применении закона Ома:
R = U / I, (1)
где R – измеряемое сопротивление; U – напряжение на концах этого сопротивления; I – ток, протекающий через сопротивление.
Измерив ток, проходящий через сопротивление, и напряжение на нем, можно определить значение сопротивления.
Существуют две схемы включения приборов при измерении сопротивления методом амперметра и вольтметра (рис. 1 а, б).
Рис. 1. Схемы включения приборов при измерении сопротивления методом амперметра и вольтметра.
При измерении Rx по первой схеме (рис.1 а) показания приборов будут следующими:
U = UА + Ux, I = Ix, (2)
где UA = Ix × RA – падение напряжения на амперметре, RA – сопротивление амперметра, Ux – падение напряжения на сопротивлении Rx. Тогда, в соответствии с (1) и учитывая (2), получим:
. (3)
При этом относительная погрешность измерения составит величину
. (4)
Таким образом, первую схему (рис.1 а) целесообразно применять в тех случаях, когда сопротивление RA много меньше сопротивления Rx, т. е. при больших значениях Rx.
При проведении измерений по второй схеме (рис.1 б) приборы будут показывать
U = Ux, 
, (5)
где RV – сопротивление вольтметра. Разделив показания, получим:
. (6)
В этом случае относительная погрешность будет равна:
. (7)
Следовательно, вторую схему (рис.1 б) целесообразно использовать в тех случаях, когда сопротивление Rx много меньше сопротивления вольтметра RV, т. е. при малых значениях Rx.
Наиболее точным методом измерения сопротивлений (в диапазоне от 1 Ом до 100 кОм) является метод сравнения, при котором неизвестное измеряемое сопротивление сравнивают с тремя известными. Приборы, используемые при измерении сопротивлений методом сравнения, называют мостами постоянного и переменного тока, в зависимости от характера напряжения питания.
Рис.2. Электрическая схема моста постоянного тока.
|
Мост постоянного тока (часто называемый мостом Уитстона) в простейшем случае состоит из четырех резисторов R 1, R 2, R 3 и R 4, образующих две параллельные ветви, подключенные к источнику питания (рис.2).
В замкнутом четырехугольнике, образованном резисторами, различают плечи моста (сами резисторы) и диагонали, в которые включены индикатор нуля и источник питания. Если в диагонали моста, где включен индикатор нуля, ток отсутствует, то такой мост называется уравновешенным или сбалансированным.
Покажем, что условие равновесия определяется соотношением:
. (8)
Действительно, на основании второго закона Кирхгоффа для любого замкнутого контура сумма падений напряжений равна сумме электродвижущих сил:
Запишем это условие для контуров АВD и ВСD при равновесии моста (направление обхода по часовой стрелке):
I 1× R 1 – I 2× r 3 = 0,
I 1× R 2 – I 2× r 4 = 0.
Отсюда получаем условие (8), которое может служить для отыскания любого из четырех сопротивлений, включенных в плечи моста, если известны три других сопротивления.
Для прямого измерения сопротивлений также применяют омметры – магнитоэлектрические или электронные измерительные приборы, шкала которых проградуирована непосредственно в единицах сопротивления.
Практическая часть
