Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с работой звукового генератора и электронного осциллографа.
1. Ознакомиться с работой звукового генератора и электронного осциллографа.
2. Установить следующие параметры выходного напряжения звукового генератора: частота 2 кГц, напряжение 2-3 В.
3. Установить импульсы наибольшей скважности. Для этого нажать левую кнопку “скважность–грубо” преобразователя импульсов ПИ (модуль ФПЭ-08). Ручку “скважность–точно” установить в крайнее правое положение.
4. Подготовить осциллограф к работе:
а) установить ручку развертки «время/дел» в положение «50 μs»;
б) ручку усилителя «вольт/дел» установить в положение «1 V».
5. Включить лабораторный стенд и приборы: источник питания, генератор, осциллограф.
6. Установить на экране осциллографа устойчивую картину.
7. Установить на магазине сопротивлений R1 значение 1.102 Ом.
8. Установить на магазине сопротивлений R2 значение 2.103 Ом.
9. Установить на магазине емкостей значение С=2ּ10-2 мкФ.
Задание 1: Изучение кривых заряда и разряда конденсатора.
1. Установить усиление канала Y осциллографа таким, чтобы высота импульса на экране была максимальной. Ручками «↔» и «↕» осциллографа совместить начало кривой заряда с началом шкалы осциллографа. Установить частоту развертки осциллографа такой, чтобы на экране уместилась полная кривая заряда и разряда конденсатора. Снять кривую зависимости Y=f(X), измеряя X в секундах, а Y – в вольтах. Записать 8-10 значений X и Y. Результаты занести в таблицу 6.1, построить кривую заряда конденсатора U=f(t).
Таблица 6.1.
| Процесс заряда; R1=1.102 Ом; R2=…..Ом; С=….. мкФ. Цена деления по оси Х: 50 μs/дел. | ||||||||||
| X, дел. | ||||||||||
| X, c | ||||||||||
| Y, В |
2. Аналогичные измерения провести для кривой разряда, совместив начало кривой разряда с началом координат на шкале осциллографа. Результаты занести в таблицу 6.2, построить кривую разряда конденсатора.
Таблица 6.2
| Процесс разряда; R1=1.102 Ом; R2=…..Ом; С=….. мкФ. Цена деления по оси Х, 50 μs/дел. | ||||||||||
| X, c | ||||||||||
| Y, В | U0= | |||||||||
|
3. По кривым заряда и разряда конденсатора определить время, за которое величина напряжения падает до половины первоначального значения (“половинное время”) и по формуле 6.10. вычислить время релаксации 
.
4. Не изменяя усиление канала Y осциллографа, получить на экране кривые заряда и разряда конденсатора при других значениях R2 и С, оставляя неизменной величину сопротивления R1=102 Ом.
Рекомендуемые значения R2 и С следующие:
R2=1.103 Ом; C=2×10-2÷4×10-2 мкФ;
R2=2×103 Ом; C=1×10-2 мкФ;
R2=3×103 Ом; C=1×10-2 мкФ.
5. Измерить по наблюдаемым на экране осциллографа кривым релаксации заряда “половинное время” в делениях шкалы. Затем t1/2 перевести в секунды. По формуле (6.10):
(6.10)
вычислить экспериментальное значение постоянной времени τэксп.. (Для получения достаточно полного процесса заряда и разряда конденсатора можно изменять частоту следования импульсов, меняя частоту звукового генератора.)
7. Вычислить теоретическое значение постоянной времени τтеор.=RC, используя значение параметров RC – цепи. Учесть, что при заряде конденсатора R=R2, а при разряде R=R1+R2.
8. Вычислить относительную погрешность Е(τ) постоянной времени в каждом опыте по формуле (6.11); рассчитать среднюю.
. (6.14)
9. Данные занести в таблицу 6.3.
Таблица 6.3
| R2, ּ103 Ом | C, ּ10-2 мкФ | t1/2, с | R, Ом | τэксп., с | τтеор, с | Е(τ), % | Есреднее |
Задание 2: Построение кривой разряда конденсатора в логарифмическом масштабе
1. Рассчитать значения 
, записать в табл.6.2.
2. Построить график зависимости Y=f(X), где 
, а 
(рис.6.10).
3. Найти котангенс угла наклона полученной прямой к оси Х как отношение:
.
4. Сравнить полученное значение 
со значением постоянной времени, найденным в задании 1: 
.
5. Записать результаты в табл.6.4.
Таблица 6.4.
| R1, 103 Ом | R2, 103 Ом | C, 10-2 мкФ | R, Ом | Δt, с | Δ
|  ,с
| τтеор, с |
Контрольные вопросы
1. Что такое кривая релаксации заряда?
2. Как определяется характеристическое время релаксации τ?
3. Опишите блок-схему установки.
4. Как зависит время заряда и разряда конденсатора от элементов цепи R1, R2, C?
5. Какова зависимость напряжения на конденсаторе U и тока в цепи I от времени, т.е. U(t) и I(t), в процессе заряда и разряда конденсатора?
6. Вывести формулы (6.3) и (6.7).
Используемая литература
[2] § 13.8;
[3] §§ 2.32, 3.14;
[4] т.2, §§ 80, 81, 82.
Лабораторная работа 2-07
Изучение релаксационных колебаний (ФПЭ-12)
Цель работы: снятие вольт–амперной характеристики газонаполненной лампы и изучение релаксационных колебаний.
Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 768;