Исследование нелинейных цепей постоянного тока

Цель работы: Экспериментально проверить справедливость графоаналитического метода расчета нелинейных цепей.

Основные теоретические положения

Л и н е й н ы м элементом электрической цепи называет устройство, сопротивление которого не изменяется и графическая зависимость I(U) называемая вольтамперной характеристикой (ВАХ), изображается прямой линией.

Такой характе­ристикой в соответствии с законом Ома обладает резиcторы и реостаты, если их температура существенно не меняется. У многих электротехнических устройств сопротивле-ние изменяется вместе с изменением тока, поэ­тому их вольтамперные характеристики нелинейны. К их числу относятся обычные лампы накаливания, нагревательные уст­ройства, электронные и ионные лампы, полупроводниковые приборы и др. Цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, тоже будет нелинейной, т.к. вольтамперная характеристика ее криволи­нейна.

При синтезе и анализе нелинейных цепей применяет графоана-­
литический метод расчета. Он основан на законах Кирхгофа и peaлизуется путем графического сложения или вычитания вольтамперных характеристик отдельных элементов электричес-кой цепи или его участков. ' •

В лабораторной установке для экспериментального исследова­ния (в разных вариантах) представлены три вида нелинейных эле­ментов:

1)лампа накаливания вакуумная,

2)бареттер - устройство для стабилизации тока (лампа, нить накала которой помещена в колбу, заполненную водородом),

3) несколько полупроводниковых приборов - транзисторов.

В качестве нелинейного элемента используется обычный реостат.

Приборы и оборудование

1.Амперметр и вольтметр постоянного тока типа М45М.

2.Низковольтный лабораторный автотрансформатор с выпрямителем.

3. Панель с набором нелинейных элементов.

4. Ползунковый реостат.

Порядок выполнения работы

1.Соберите электрическую цепь из элементов, указанных препода­вателем.

2.Регулятор источника питания установите в положение, соответ­ствующее минимальному напряжение, и проверьте цепь совместно с преподавателем.

3.При получении вольтамперной характеристики нелинейного эле­мента сопротивление реостата надо вывести до нуля, а подво­димое напряжение наращивать плавно черев равные интервалы, в пределах допустимых для данного элемента, и записать 8-10

- значений U и I (предел указывает преподаватель).

4.Чтобы получить ВАХ цепи из последовательно соединенных нели­нейного элемента и реостата, необходимо довести сопротивле­ние последнего до максимума и, увеличивая напряжение на вхо­де цели в допустимых пределах, записать 8-12 значений U и I .

По окончании экспериментов выключите электропитание, а результаты измерений покажите преподавателе.

5.В одной системе координат постройте полученные эксперимен­тально ВАХ нелинейного элемента и ВАХ последовательной цепи.

6.В этой же системе координат, пользуясь законом Ома, построй­те ВАХ линейного элемента (реостата): I=U/rлин , где

Rлин - сопротивление реостата (задается преподавателем).

7.Произведите графическое сложение ВАХ реостата и ВАХ нелиней­ного элемента, полагая их последовательное соединение.
Сравните расчетную ВАХ последовательного соединения с ее
экспериментальной ВАХ.

В отчете представить:

1.Технические данные измерительных приборов и других элементов цепи. _

2.Схему электрической цепи.

3.Таблицу с результатами измерений.

4. Построенные в одной системе координат вольтамперные характе­ристики: нелинейного элемента, реостата и их последоватеяьив го соединения (экспериментальную и раечетную).

Схема лабораторной установки.

Лабораторная работа №3