Краткие сведения из теории. Исследование элементов электрических цепей

Лабораторная работа № 1

Исследование элементов электрических цепей

Цель работы

1. Анализ вольтамперных характеристик пассивных двухполюсников резистивного типа.

2. Анализ характеристик управляемых источников энергии.

3. Анализ процессов в конденсаторе и катушке индуктивности.

Приборы и вспомогательные элементы

Амперметры

Вольтметры

Осциллограф

Блок ваттметра

(описан в Приложении 1)

Ключи,

управляемые

с клавиатуры

Краткие сведения из теории

Элементы электрической цепи можно разделить на элементы, генерирующие энергию (источники питания, активные элементы), элементы, преобразующие электромагнитную энергию в другие формы энергии (резистивные элементы), и элементы, запасающие и отдающие энергию (реактивные элементы). Свойства первых двух групп элементов можно описывать зависимостями тока через них от напряжения (вольтамперными характеристиками). Исследовать их свойства можно применяя сигналы, не изменяющиеся во времени. Токи и напряжения в реактивных элементах связаны интегро-дифференциальными зависимостями, и для исследования их свойств необходимо генерировать изменяющиеся во времени сигналы.

Таблица 2.1. Обозначения и свойства двухполюсных идеальных источников питания

1. Независимые идеальные источники питания. Простейшими источниками питания в электротехнике являются идеальные источники тока и напряжения. Они имеют бесконечно большую мощность. Свойства и обозначения основных типов идеальных источников (активных двухполюсников), использующихся в электротехнике и имеющихся в Workbench, приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.2. Обозначения и свойства управляемых (четырехполюсных) идеальных источников питания

Таблица 2.3. Обозначения и свойства резисторов

2. Зависимые источники питания. Зависимые источни­ки питания представляются четырехполюсниками и являются идеальными источниками питания, управляемыми входным сигналом тока или напряжения. При этом вели­чина выходного напряжения или тока в каждый момент времени определяется мгновенным значением входного управляющего сигнала и коэффициентом передачи четы­рехполюсника в соответствии с табл. 2.2.

Рис 2.1

3.Резистор. Вольтамперная характеристика линейного резистора выражается законом Ома, который и является для этого элемента компонентным уравнением (табл. 2.3.).

4. Неидеальный источник напряжения. Этот источник напряжения представляет собой блок, который составляется из двух описанных элементов: идеального источника ЭДС и последовательно с ним включенного резистора (рис. 2.1 а).

5.Неидеальный источник тока. Неидеальный источник тока представляет собой блок, который составляется из двух описанных элементов: идеального источника тока и параллельно с ним включенного резистора (рис. 2.16).

6. Конденсатор и катушка индуктивности. Интегро-дифференциальные соотношения, определяющие связь между токами и напряжениями и величину запасаемой энергии в реактивных элементах, приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Обозначения и свойства конденсаторов и катушек индуктивности