Магазин сопротивлений RM переключать плавно, с остановками, т.к. при быстром переключении возможна поломка переключателя

Исследовать u_R(t) и u_L(t) при подсоединении такой схемы к источнику прямоугольных импульсов (переключатель ПФ установить в положение ² ¦-var²). Частоту прямоугольных импульсов принять равной 1 кГц.

Выходное напряжение генератора фиксируется первым каналом осциллографа автоматически, для получения изображения напряжений на участках электрической цепи используется второй канал ("ВХ2").

Сопротивление R_M подбирается по осциллограмме визуально таким образом, чтобы на наблюдаемой осциллограмме в конце переходного процесса появился небольшой горизонтальный участок (т.е. переходный процесс «выходит» на постоянное значение и дальше не изменяется), при этом выполняется условие t_И ≈ (3÷4)τ. В таком случае время импульса (и паузы) приблизительно равно времени переходного процесса.

Выбрать частоту развертки таким образом, чтобы в пределах экрана помещался один период прямоугольных импульсов.

Зарисовать осциллограммы u_R(t), u_L(t). Осциллограмма u_L(t) имеет вертикальные участки, на экране осциллографа эти скачки имеют пониженную яркость, но их необходимо четко прорисовывать на рисунках (рис. 4.2). Определить τ_эксп.: отложить по вертикали 0,37U_{L MAX.} (см. рис. 4.2), провести отрезок параллельно оси абсцисс до пересечения с осциллограммой, длительность этого отрезка будет равна постоянной времени, касательную не проводить, т.к. по этому методу получается значительная погрешность.

Осциллограммы зарисовываются в учебных целях, при работе на профессиональных осциллографах все необходимые измерения (τ, Т_СВ., Δ и др.) выполняют по осциллограммам на экране осциллографа.

При проведении экспериментов необходимо следить за тем, чтобы исследуемый элемент одним из своих зажимов был подсоединен к общему проводу стенда, т.е. необходимо менять местами провода на генераторе.

Изменяя R_М, проследить по осциллограммам, как при этом изменяется постоянная времени, и соответствуют ли эти изменения теоретической формуле для τ. Осциллограммы не зарисовывать.

3.2. Провести аналогичный эксперимент для цепи с последовательным соединением элементов R_M и C, приняв C = C_H, f = 1 кГц. Необходимо четко прорисовывать вертикальные скачки напряжения на рисунке осциллограммы u_R(t).

3.3. Провести эксперимент для цепи с последовательным соединением элементов R, L, C (рис.4.3), приняв L = L_B, C = С_В (переключить провода с емкости C_H на С_В).

Зарисовать осциллограммы u_R(t) для двух режимов: апериодического и колебательного.

Для импульса и паузы зарисовать по 2-2,5 периода свободных колебаний до полного затухания. На рисунках необходимо выдерживать постоянными период (и половину периода) свободных колебаний, а также декремент затухания.

Апериодический режим зарисовать для минимального значении R_M при котором исчезают свободные колебания.

Переключая значения сопротивления R_M, изучить изменения характера переходного процесса, осциллограммы не зарисовывать. Колебательный переходный процесс для каждого значения R_M необходимо рассмотреть от момента коммутации до достижения им установившегося значения ( u_{R уст}=0 ). Если это недостижимо при частоте генератора f = 1 кГц, следует уменьшить частоту (увеличить длительность прямоугольного входного импульса и длительность паузы).

Для колебательного режима число наблюдаемых волн свободных колебаний до полного затухания приблизительно равно добротности колебательного контура. При увеличении R_M значения R_M увеличиваются в два раза, число волн свободных колебаний уменьшается приблизительно в два раза. При некотором значении R_M свободные колебания исчезают полностью, этот режим является апериодическим. Так как значения R_M изменяются дискретно, точно установить значение критического сопротивления невозможно.

Более детально переход из колебательного режима в апериодический можно исследовать, если подключить последовательно с R_M переменный резистор R_К, сопротивление которого изменяется непрерывно от нуля до 5 кОм. Необходимо установить максимальное значение R_M, при котором еще имеются свободные колебания, затем, увеличивая от нулевого значения R_К, можно рассмотреть как исчезают последние волны свободных колебаний.

Значение R_К можно установить с помощью делителя напряжения: переключить генератор на синусоидальное напряжение, подключить к генератору цепь, состоящую из R_M и R_К , измерить напряжение на одном сопротивлении (на втором оно будет равно разности напряжений генератора и измеренного), вычислить значение силы тока в цепи, затем по известному значению R_M вычислить R_К.

При увеличении значения R_M в апериодическом режиме качественных изменений на осциллограмме не происходит.

3.4. Поменять местами провода на генераторе, переключить провод от осциллографа в точку А схемы. Зарисовать осциллограммы u_C(t) для двух режимов при тех же значениях R_M, для которых были зарисованы осциллограммы u_R(t). Схему не разбирать.

НА ЭКРАНЕ ОСЦИЛЛОГРАФА НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ДЛИТЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ СОХРАНЯТЬ ОДНО ИЗОБРАЖЕНИЕ, Т.К. ПРОИСХОДИТ НАГРЕВ И РАЗРУШЕНИЕ ЛЮМИНИСЦЕНТНОГО СЛОЯ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭКРАНА, ПОЭТОМУ ОСЦИЛЛОГРАФ НЕОБХОДИМО ОТКЛЮЧИТЬ СРАЗУ ПОСЛЕ ЗАРИСОВКИ ПОСЛЕДНЕЙ ОСЦИЛЛОГРАММЫ.

3.5. Установить R_М=320 Ом, частоту f = 1 кГц.

Выключить «КОММУТАТОР ОСЦИЛЛОГРАФ», «ГЕНЕРАТОР», «СЕТЬ».