Laboratornaya_5_Izmerenie_napryazhenia_voltmetrom

Лабораторная работа №5
Тема: Измерение напряжения вольтметром.

Цель работы:
измерить напряжение на участке цепи вольтметром;
снять показания вольтметра на элементах цепи.

Исходные данные:
Тип тока источника
Напряжение источника
Резистивная нагрузка
Схема принципиальная


Ход работы:
Изучить теорию (см. ниже в приложении)
Собрать схему по предложенному чертежу в программе NI Multisim;
Рассчитать номиналы резисторов R1, R2;
Ток цепи считать - const;
Рассчитать выходные напряжения на R1, R2 (U1, U2);
Установить расчётные номиналы R1. R2 в схему;
Установить режимы исследования согласно варианта задачи;
Измерить напряжение U1, U2 на участках цепи (сравнить полученные значения с расчётными);
Начертить схему собранной цепи с указанием подключенных приборов и номиналов резисторов;
Сделать вывод
Ответить на вопрос
(Какие будут выходные напряжения резистивного делителя напряжения (R1 и R2) при одинаковых номиналах резисторов?)


варианта
Режим
Задача

1
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=12 В/50Гц; U1=6 В; U2=6В;
I=conct

2
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=24 В/50Гц; U1=20 В; U2=4В;
I=conct

3
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=12 В/50Гц; U1=4 В; U2=8В;
I=conct

4
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=24 В/50Гц; U1=6 В; U2=18В;
I=conct

5
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=12 В/50Гц; U1=2 В; U2=10В;
I=conct

6
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=36 В/50Гц; U1=6 В; U2=30В;
I=conct

7
U
AC
Определить номиналы R1, R2 делителя напряжения
при условии:
U=42 В/50Гц; U1=22 В; U2=20В;
I=conct


Содержание отчета
№ и Тему лабораторной работы.
Цель работы.
Исходные данные варианта.
Краткое выполнение работы (расчеты и определения)
Схему эксперимента.
Результаты вычислений.
Результаты измерений.
Выводы.
Ответ на контрольный вопрос.
(Какие будут выходные напряжения резистивного делителя напряжения (R1 и R2) при одинаковых номиналах резисторов?) Практический БОНУС

Собрать схему по предложенному чертежу на макетной плате NI ELVIS II+.
рис. 1 R1 и R2 предоставляются преподавателем
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.2
Для выполнения задания следует собрать схему, представленную на рис.3


Рис.3 Схема для исследования свойств резистивного делителя напряжения

Рис. 4 Схема для исследования резистивного делителя напряжения, собранная
на макетной плате измерительной станции

1. Подать на вход схемы делителя гармонический сигнал с амплитудой U = 1В. Значение частоты сигнала не является критичным и устанавливается по собственному усмотрению.
2. Для одновременного наблюдения входного и выходного сигналов следует включить оба канала (А и В) осциллографа.
3. Регулируя коэффициент развертки осциллографа, получить на экране 3–4 периода сигнала.
4. Измерить с помощью осциллографа амплитуды входного Uвх и выходного Uвых сигналов.
5. На основе измеренных значений Uвх и Uвых, рассчитать коэффициент передачи по напряжению Ku.
6. Занести полученные результаты в отчет. Теория:

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U.
Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с первым правилом Кирхгофа.

Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток цепи одинаков):
U=I R.

Для каждого резистора имеем:
U1=I R1.
U2=I R2.

Сложив выражения получаем:
U1+ U2=I R1+I R2=I (R1+R2)

Далее:
I=(U1+U2 )/ (R1+R2) = U / (R1+R2)
Из этого следует:
U1=I R1=U R1 / (R1+R2)
U2=I R2=U R2 / (R1+R2)

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно R2, можно было бы пренебречь.
Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму. Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения U.
Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления R=R1+R2. Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда.
При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления, допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов она должна превышать выделяемую на них мощность.

Для измерения напряжения на полюсах источника тока или на каком-нибудь участке цепи применяют прибор, называемый вольтметром.
    Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Для отличия вольтметра от других электроизмерительных приборов на его шкале ставят букву V. На схемах вольтметр изображают кружком с буквой V внутри.     Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра ставят знак “плюс” (“ + ”). Этот зажим необходимо обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. Иначе стрелка прибора будет отклоняться в обратную сторону, здесь также необходимо учитывать направление тока.
    Вольтметр включают иначе, чем амперметр.
На рисунке изображена электрическая цепь, в которую включены электрическая лампа, амперметр и вольтметр. На рисунке ниже показана схема такой цепи. Амперметром в этой цепи измеряют силу тока в лампе, для этого он включен в цепь последовательно с ней. Вольтметр должен показывать напряжение, существующее на зажимах лампы.     Поэтому его включают в цепь не последовательно с лампой, а так, как показано на рисунке 66, а и на схеме. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Такое включение прибора называют параллельным. Параллельное соединение проводников будет рассмотрено далее. Отметим только, что в отличие от амперметра вольтметр устроен так, что сила тока, проходящего через него, мала по сравнению с силой тока в цепи, поэтому вольтметр почти не изменяет напряжение между теми точками, к которым его подключают.
    Для измерения напряжения на полюсах источника тока вольтметр подключают непосредственно к зажимам источника тока так, как показано на рисунке.
По виду индикации вольтметры бывают стрелочные и цифровые. Для измерения постоянного и переменного напряжения используются разные приборы. Бывают и универсальные, с помощью которых можно измерять как переменное, так и постоянное напряжение без переключения режимов работы.
Напряжение бывает постоянного (DC) и переменного (AC) тока и измеряется в Вольтах, обозначается буквой В (в русском языке) или латинской буквой V (международное обозначение). Если напряжение переменного тока, то перед буквой ставится знак "~", если постоянного, то знак "–" . Например, переменное напряжение бытовой сети 220 Вольт кратко обозначается так: ~220 В или ~220 V. На батарейках и аккумуляторах при их маркировке знак "–" часто опускается, просто нанесены цифры. Напряжение боротой сети автомобиля или аккумулятора обозначается так: 12 В или 12 V, а батарейки для фонарика или фотоаппарата: 1,5 В или 1,5 V. На корпусе в обязательном порядке наносится маркировка возле положительного вывода в виде знака "+".
Единица напряжения названа вольтом (обозначается В) в честь итальянского ученого А. Вольта, создавшего первый гальванический элемент. Вольт равен такому электрическому напряжению на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж. 1 В = 1Дж/1Кл Кроме вольта применяют дольные и кратные ему единицы: милливольт (мВ) и киловольт (кВ). 1 мВ = 0,001 В; 1 кВ = 1000 В. Высокое (большое) напряжение опасно для жизни.


Используя библиотеку виртуальных измерительных приборов, открыть лицевую панель функционального генератора (Functional Generator) и осциллографа (Oscilloscope).
Установить переключатель «Manual», расположенный на аппаратной лицевой панели функционального генератора (функциональная группа 5), в нижнее положение. При этом управление генератором переводится в программный режим.
Для включения генератора необходимо нажать клавишу «On».










Раздел 4.Методы и приборы измерений электрических величин ЭРИиМ для групп ИТС
Тема 4.1. Методы электрических измерений. Тема 4.2. Измерение токов и напряжений.











Рисунок 1Рисунок 1Wдђ Заголовок 115

Приложенные файлы

  • doc 18280058
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий