Общие указания к выполнению лабораторных работ

Министерство связи и массовых коммуникаций

ФГОБУ ВПО

Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики

В.П. БАКАЛОВ

В.Д. Чирков

Н.М. Гусельникова

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ

Часть 1

Методические указания

К компьютерным лабораторным работам

2-е издание,

переработанное и дополненное

Новосибирск

Общие указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются в часы занятий, установленные расписанием. При подготовке к выполнению лабораторных работ студенты должны изучить соответствующие разделы теоретического курса, освоить приемы работы в электронной лаборатории, уметь оценивать достоверность получаемых результатов и соотносить их с положениями теории.

По итогам работы каждым студентом оформляется отчет по лабораторной работе. В отчет заносятся исходные схемы, их предварительный расчет и данные экспериментов, строятся необходимые графики, заполняются таблицы, делаются выводы по работе.

По окончании работы с учетом результатов беседы с преподавателем по теоретическому материалу и отчету студент получает зачет по работе.

Лабораторные работы по курсу «Основы теории цепей» выполняются в электронной лаборатории. Лаборатория организована на компьютерах при помощи программы Electronics Workbench (EWB). Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к их промышленным аналогам. Программа легко осваивается и достаточно удобна в работе. После составления схемы и ее упрощения путем оформления подсхем моделирование начинается щелчком выключателя в правом верхнем углу экрана.

Окно программы EWB (рис. В1) содержит поле меню, линейку контрольно-измерительных приборов, линейку библиотеки компонентов (элементов электрической цепи) и рабочее поле.

В рабочем поле создается схема в соответствии с вариантом лабораторной работы. Необходимый для схемы элемент переносится из библиотеки компонентов на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке. Для фиксирования элемента кнопка отпускается. При двойном щелчке левой кнопки по элементу в раскрывающемся диалоговом окне устанавливаются требуемые параметры элемента (величина, кратность и т.д.). Выбор подтверждается нажатием кнопки Accept с помощью курсора мыши или клавиши Enter.

После размещения элементов на рабочем поле производится соединение их выводов проводниками. При этом необходимо учитывать, что к выводу элемента можно подключить только один проводник, в случае разветвления схемы нужно использовать элементы «узлы». К узлу может быть подключено не более четырех проводников.

Для измерения электрических величин и исследования работы электрической схемы, в соответствии с заданием, к схеме подключаются контрольно-измерительные приборы. Способ их подключения такой же, как и способ создания схемы. При необходимости каждый из элементов схемы может быть развернут на 90° (Ctrl-R).

Рис. В1

Моделирование начинается щелчком по выключателю, который находится в верхнем правом углу.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ»

1. Цель работы: исследование внешних характеристик реальных и идеальных источников напряжения и тока.

Экспериментальная часть

2.1. Исследование источника напряжения

– вынести из библиотеки компонентов на рабочее поле элементы источника напряжения , резистора R (используемого в качестве внутреннего сопротивления источника), резистора R (используемого в качестве сопротивления нагрузки);

– вынести из библиотеки компонентов на рабочее поле элементы измерительных приборов: амперметра , вольтметра ;

– соединить элементы схемы согласно рис. 1;

Рис. 1

– установить значение Ом; значение эдс Е = 10 В;

– установить режим измерения амперметра и вольтметра «DC» (direct current – «постоянный ток»), сопротивление амперметра 1 мОм, сопротивление вольтметра 100 МОм;

– изменяя сопротивление нагрузки согласно данных таблицы 1, измерить и записать значения тока в цепи I и напряжения на источнике U в соответствующие графы таблицы 1;

– установить значение Ом (источник напряжения близкий к идеальному) и повторить измерения тока I и напряжения U для разных значений . Данные записать в таблицу 1.

Таблица 1

, Ом
Ом	I, мА
U, В
,01 Ом	I, мА
U, В

2.2. Исследование источника тока

– вынести из библиотеки компонентов на рабочее поле элементы источника тока , резистора R (используемого в качестве внутреннего сопротивления источника), резистора R (используемого в качестве сопротивления нагрузки);

– вынести из библиотеки компонентов на рабочее поле элементы измерительных приборов: амперметра , вольтметра ;

– соединить элементы схемы согласно рис. 2;

Рис. 2

– установить значение Ом; значение источника тока J = 100 мА;

– установить режим измерения амперметра и вольтметра «DC» («постоянный ток»), сопротивление амперметра 1 мОм, сопротивление вольтметра 100 МОм;

– изменяя сопротивление нагрузки согласно данных таблицы 2, измерить и записать значения тока в цепи I и напряжения на источнике U в соответствующие графы таблицы 2;

– установить значение МОм (соответствует идеальному источнику тока) и повторить измерения тока I и напряжения U для разных значений . Данные записать в таблицу 2.

Таблица 2

, Ом
Ом	I, мА
U, В
МОм	I, мА
U, В

Требования к отчету

В отчете привести схемы измерений вольтамперных (внешних) характеристик источников напряжения и тока, таблицы 1 и 2 измеренных в процессе работы значений тока и напряжения. По результатам измерений в масштабе построить 2 графика внешних характеристик источников для разных значений – один для источника напряжений (для = 10 Ом, = 5 Ом, = 0,01 Ом), – второй – для источника тока (для = 500 Ом, = 1000 Ом, = 10 МОм). Сделать выводы по работе

Контрольные вопросы

4.1. Графическое обозначение идеальных и реальных источников напряжения и тока.

4.2. Влияние внутренних сопротивлений на свойства источников, на величины тока и напряжения во внешней цепи.

4.3. Переход от источников напряжения к источнику тока и наоборот.

4.4. Замена группы источников одним эквивалентным.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

«МЕТОД НАЛОЖЕНИЯ»

1. Цель работы: исследование расчета токов и напряжений в электрической цепи методом наложения (принцип суперпозиции).