Порядок выполнения работы. ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Лабораторный практикум
на персональных компьютерах
для учащихся специальностей
2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций
в 2 частях
Часть 1
Минск
УДК 621.3
ББК 32.88
Т33
Рекомендовано к изданию
кафедрой радиосвязи и радиовещания
15 мая 2014 г., протокол №
Составитель
Е. В. Русакович, преподаватель I категории
кафедры радиосвязи и радиовещания
Рецензент
Н. Л. Барташевич, преподаватель высшей категории
кафедры радиосвязи и радиовещания
Теория электрических цепей: лабораторный практикум
Т33 на персональных компьютерах для учащихся специальностей 2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения, 2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций / сост. Е. В. Русакович – Минск : УО ВГКС, 2014. ― 47 с.
ISBN
Приведены указания по выполнению пяти лабораторных работ по дисциплине «Теория электрических цепей», каждая из которых содержит цель, домашнее задание, вопросы для самопроверки, порядок выполнения работы, иллюстративный материал, литературу.
Методические указания предназначены для учащихся и преподавателей колледжа.
УДК 621.3
ББК 32.88
ISBN ©Учреждение образования
«Высший государственный
колледж связи», 2014
Лабораторная работа № 1
ЗНАКОМСТВО С ПРОГРАММОЙ ELECTRONICS WORKBENCH
Цель работы
1.1 Ознакомиться с программой Electronics Workbench.
1.2 Получить практические навыки работы с программой Electronics Workbench.
1.3 Проверить выполнение закона Ома для электрической цепи.
Домашнее задание
2.1 Изучить по [9.2] принцип построения схем в программе Electronics Workbench.
2.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
2.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 6).
Вопросы для самопроверки
3.1 Какое значение сигнала принимают за максимальное? Что такое размах сигнала?
3.2 Какое значение сигнала называют мгновенным?
3.3 Какие сигналы называют периодическими, непериодическими?
3.4 Дайте определение периода сигнала, частоты сигнала.
3.5 Запишите формулу, связывающую период и частоту сигнала при гармоническом колебании.
3.6 Дайте определение и запишите формулу скважности сигнала.
3.7 Сформулируйте закон Ома для участка цепи, для замкнутого контура.
3.8 Какое соединение резисторов называется последовательным соединением?
3.9 С помощью какого устройства можно наблюдать изображение сигнала?
Аппаратное и программное обеспечение
4.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
4.2 Графический манипулятор мышь.
4.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
Порядок выполнения работы
5.1 Проверка подготовки учащихся к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
5.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
5.3 Запустить программу Electronics Workbench 5.0.
5.4 Ознакомиться с элементами, которые содержаться в библиотеках компонентов (приложение А).
5.5 Собрать схему проведения исследований (рисунок 1.1).
Для этого из библиотек программы достать необходимые элементы: элементы переносятся из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.
5.5.1 Щелкнуть два раза на изображение генератора G. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
5.5.2 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 10 В, длительность импульса (duty cycle) 50 % от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю, изменяя эти данные в окошках напротив параметров в раскрывшемся окне лицевой панели генератора (приложение А).
Рисунок 1.1 – Схема исследования формы сигнала
В данной схеме используются:
G – генератор сигнала – (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм);
Осц. – осциллограф – для наблюдения формы сигналов на входе и выходе.
5.5.3 Щелкнуть два раза на изображение осциллографа, чтобы открыть изображение лицевой панели данного прибора.
5.5.4 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение включателя 
, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
5.5.5 Щелкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы сигнала на расширенном экране.
5.5.6 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив построение программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение выключателя в правом верхнем углу окна.
5.5.7 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «Время на деление» (Time base) – время, соответствующее наблюдению двух или трех периодов колебания.
5.5.8 Установить переключателем «Вольт на деление» (V/div) – масштаб по оси амплитуд, соответствующий размаху сигнала две клетки. Зарисовать полученное изображение в отчет.
5.5.9 Измерить: период – Т, максимальное значение – Um, размах сигнала – Uр (см. приложение А). Занести данные в отчет.
5.5.10 Установить режим генерации треугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрытом окне лицевой панели генератора. Повторить п. 5.5.3–5.5.9. Изменяя скважность сигнала (Duty cycle), убедиться, что можно изменить форму сигнала от треугольной до пилообразной.
5.5.11 Зарисовать в отчет изображение сигнала пилообразной формы при скважности 10 %.
5.5.121 Установить режим генерации прямоугольных импульсов. Повторить п. 5.5.3–5.5.9.
5.5.13 Зарисовать в отчет изображение сигнала прямоугольной формы при скважности 90 %.
5.6 Проверить закон Ома. Собрать схему проведения исследований (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 – Схема исследования закона Ома
В данной схеме используются:
U – источник постоянного напряжения;
V – вольтметр, показывает напряжение на резисторе R;
А – амперметр, показывает ток в цепи.
5.6.1 Установить значение напряжения источника постоянного напряжения U = 10 В. Для этого два раза щелкнуть манипулятором мышь на его изображение и в раскрывшемся окне поменять значение напряжения источника – Voltage (V). Установить значение сопротивления резистора R, Ом(R равно номеру записи студента в учебном журнале). Чтобы установить значение элемента, надо два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне. Нажать «OK», окно закроется, значение элемента изменится.
5.6.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения постоянного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – DC (постоянный ток).
5.6.3 По закону Ома рассчитать для данной схемы ток в цепи I. Записать расчет и результаты вычислений в таблицу 1.1.
5.6.4 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжения на резисторе UR – показания вольтметра V и тока в цепи I – показания амперметра А. Записать полученные данные в таблицу 1.1, проверить выполнение закона Ома, сделать выводы.
5.6.5 Установить другое значение сопротивления резистора R2 = R+50 Ом, повторить п.5.6.3–5.6.4.
Таблица 1.1 – Опытные и расчетные данные исследования закона Ома
| Результаты измерений | Результаты вычислений | |||||||
| R, Ом | UR, В | I, А | I, А | |||||
| R = | ||||||||
| R+50 = | ||||||||
5.7 Исследовать последовательное соединение резисторов. Собрать схему проведения исследований (рисунок. 1.3).
5.7.1 Установить R1 = 2 Ом, R2 = 8 Ом. Значение напряжения U, В установитьравным номеру записи студента в учебном журнале. Установить в измерительных приборах (вольтметры V1 и V2, и амперметр А) режим измерения постоянного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – DC (постоянный ток).
Рисунок 1.3 – Схема исследования последовательного
соединения резисторов
В данной схеме используются:
U – источник постоянного напряжения;
V1 – вольтметр, показывает напряжение на резисторе R1;
V2 – вольтметр, показывает напряжение на резисторе R2;
А – амперметр, показывает ток в цепи.
5.7.2 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжений на вольтметрах и тока в цепи. Занести полученные данные в таблицу 1.2.
5.7.3 Рассчитать эквивалентное сопротивление данной цепи: Rэкв = R1 + R2. Заменить два последовательно соединенных резистора одним эквивалентным. Включить режим анализа схемы, занести показания амперметра в таблицу 1.2. Сделать выводы.
Таблица 1.2 – Опытные и расчетные данные исследования последовательного соединения резисторов
| R, Ом | U, В | I, А | Rэкв , Ом | I, А | ||||||
| R1=2 Ом | ||||||||||
| R2=8 Ом | ||||||||||
5.8 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
5.9 Выключить оборудование.
5.10 Составить отчет по работе.
Содержание отчета
6.1 Наименование и цель работы.
6.2 Схемы исследований (рисунки 1.1, 1.2, 1.3).
6.3 Осциллограммы сигналов.
6.4 Результаты измерений и вычислений (таблицы 1.1, 1.2).
6.5 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
6.6 Выводы по работе.
7 Контрольные вопросы
7.1 Изобразите кривые переменных напряжений, изменяющихся по различным законам.
7.2 Чему равно общее сопротивление цепи при последовательном соединении двух резисторов, трех резисторов?
7.3 Чему равно общее напряжение цепи при последовательном соединении двух резисторов, трех резисторов?
Содержание зачета
Учащийся должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
Литература
9.1 Добротворский, И. Н. Теория электрических цепей / И. Н. Добротворский. – M. : Радио и связь, 1989.–С. 16–26.
9.2 Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на IBM PC / В. И. Карлащук. – М. : Солон-Р, 1999.–С. 22–50.
Лабораторная работа № 2