2015-03-20
666
1. Запустите программу Multisim.
2. Соберите на рабочем столе программы Multisim схему, приведенную на рисунке 1.
Рис. 1 Принципиальная схема неразветвленной электрической цепи
с амперметром и вольтметром.
При выборе резисторов руководствуйтесь следующим алгоритмом: Сtrl+W ―› Basic ―› RATED_VIRTUAL ―› RESISTOR_RATED. Для выбора источника питания выполните следующие действия: Сtrl+W ―› Sources ―› POWER SOURCES ―› DC_POWER. Для выбора символа заземления выполните следующие действия: Сtrl+W ―› Sources ―› POWER SOURCES ―› GROUND. Амперметр и вольтметр необходимо найти в разделе Indicators, ключ в разделе Basic ―› SWITCH ―› SPST.
Установите параметры компонентов схемы в соответствии с Вашим номером варианта (см. таблицу 1). Проверьте работу выключателя управляемого клавишей А. Включив моделирование, запишите показания вольтметра и амперметра. Пользуясь законом Ома, подтвердите правильность показаний приборов расчетом. Вычислите мощность Ртеор, выделяющуюся на резисторе R2.
Результаты эксперимента занесите в таблицу.
|
|
|
Таблица 1.
| Вариант № | V1, В | R1, кОм | R2, кОм | U, В | I, мА | Ртеор=U·I, мВт | Р, мВт |
| 6,3 | 2,2 | 5,1 | |||||
| 2,3 | 4,5 | ||||||
| 1,5 | 3,9 | ||||||
| 3,3 | |||||||
| 4,5 | 8,2 | ||||||
| 1,8 | 6,8 | ||||||
| 2,7 | |||||||
| 3,6 | 6,8 | ||||||
| 7,3 | 2,2 | 6,7 | |||||
| 7,7 | 2,6 | 5,5 | |||||
| 9,3 | 1,8 | 4,4 | |||||
| 10,3 | 2,8 | 14,5 | |||||
| 9,2 | |||||||
| 6,2 | 2,6 | 8,2 | |||||
| 9,7 | 2,2 | ||||||
| 3,5 | 2,9 | 8,8 | |||||
| 6,1 | 5,8 | ||||||
| 9,5 | 3,5 | 7,1 | |||||
| 8,4 | 3,9 | 8,2 | |||||
| 3,7 | 14,2 | ||||||
| 3,5 | 1,5 | 6,2 | |||||
| 2,4 | 4,9 | ||||||
| 12,5 | 5,7 | 18,2 | |||||
| 4,2 | 7,4 | ||||||
| 6,3 | 2,2 | 5,1 | |||||
| 2,3 | |||||||
| 8,3 | 1,7 | 5,6 | |||||
| 3,5 | 13,3 | ||||||
| 5,3 | 2,1 | ||||||
| 2,3 | 7,5 |
3. В схеме, собранной по рис.1, увеличьте напряжение источника до 100 В. Выполните моделирование и убедитесь в выходе из строя резистора R2. Восстановите схему, по очереди выделите (двойным кликом левой кнопки мыши) резисторы и измените указанную мощность (Maximum Rated Power) на 10 Вт. Включите моделирование и убедитесь, что схема работает штатно.
4. Восстановите прежнее значение U1, исключите вольтметр и амперметр из схемы и подключите ваттметр (его символ находится среди пиктограмм измерительных приборов справа от рабочего поля) согласно схеме на рисунке 2.
|
|
|
Рис. 2 Принципиальная схема неразветвленной электрической цепи
с ваттметром.
Включите моделирование и измерьте мощность Р, выделяющуюся в резисторе R2. Сравните результаты с расчетом и занесите его в таблицу.
5. Соберите на рабочем столе программы Multisim схему, приведенную на рисунке 3. Включите моделирование, запишите показания амперметра и вольтметра. Повторите эксперимент при увеличенном вдвое значении сопротивления резистора R2. Сформулируйте и запишите вывод. Объясните результат.
Рис. 3 Схема с источником тока.
6. Собрать схему, приведенную на рисунке 4. Установить параметры прямоугольного сигнала: амплитуда – 8 В, частота F кГц, коэффициент заполнения – k %.
Рис. 4 Схема наблюдения прямоугольного импульса
Указание. В зависимости от номера N вашего варианта величины F и k предварительно вычислите по формулам:
F=3N+6; k=8+2N
7. Для осциллографа установить режим открытого входа (DC), синхронизация Auto. Частоту развертки и чувствительность канала выбрать в соответствии с параметрами сигнала, исходя из удобства наблюдения. Получить осциллограмму сигнала в установившемся режиме и скопировать ее для отчета, обращая внимание на информативность изображения (наличие в поле зрения двух-трех периодов сигнала и параметров развертки осциллографа).
8. Выполните необходимые измерения и определите период следования импульсов, их скважность, а также длительности фронта и среза.
9. Пользуясь опцией Analysis, получите и скопируйте для отчета спектр Фурье сигнала. Предварительно установите основную частоту в соответствии с данными вашего варианта, а число анализируемых гармоник таким, чтобы спектрограмма содержала два-три лепестка. Обратите внимание на постоянную составляющую (амплитуду нулевой гармоники). Заполните таблицу 2, отражающую информацию о гармониках сигнала, образующих первый лепесток ряда Фурье.
Таблица 2.
| Номер гармоники | Частота, кГц | Амплитуда, В |
| … |
10. Собрать схему, приведенную на рисунке 5. Пользуясь таблицей 3, установить в схеме значения R1 и C1 согласно номеру Вашего варианта. Форма сигнала – синусоида, частота – F кГц.
Рис. 5 Принципиальная схема исследования RC-цепочки
Таблица 3.
| Вариант № | R1, кОм | C1, нФ | F, кГц | К | ∆φ° |
| 1,2 | |||||
| 2,2 | 1,5 | ||||
| 1,6 | |||||
| 3,3 | 3,9 | ||||
| 2,7 | |||||
| 1,8 | |||||
| 2,4 | |||||
| 1,1 | 3,3 | ||||
| 1,5 | 1,1 | ||||
| 2,4 | 1,3 | ||||
| 1,9 | 2,3 | ||||
| 3,6 | 3,5 | ||||
| 2,9 | |||||
| 2,3 | 2,4 | ||||
| 2,8 | 4,4 | ||||
| 1,7 | |||||
| 1,1 | 1,3 | ||||
| 1,9 | 1,2 | ||||
| 1,4 | 1,8 | ||||
| 2,6 | 3,2 | ||||
| 2,1 | 4,5 | ||||
| 1,4 | 3,5 | ||||
| 2,2 | 2,4 | ||||
| 1,2 | |||||
| 1,6 | 1,2 | ||||
| 2,2 | 1,2 | ||||
| 1,9 | 2,2 | ||||
| 2,8 | 3,3 | ||||
| 2,9 | 4,2 | ||||
| 1,4 | 1,8 |
Включите моделирование, изучите осциллограммы входного и выходного сигналов RC-цепочки и скопируйте их для отчета. Пользуясь осциллограммой рассчитайте для RC-цепочки коэффициент передачи К=Uвых/Uвх и фазовый сдвиг ∆φ. Результат оформите в виде строки таблицы.
11. Соберите схему приведенную на рисунке 6. Установите параметры схемы согласно данным таблицы 4.
Рис. 6 Принципиальная схема исследования LR-цепи
Таблица 4.
|
|
|
| Вариант № | F, Гц | V1, В | R1, кОм | R2, кОм | L1, мГн |
| 2,2 | |||||
| 1,3 | 3,3 | ||||
| 3,9 | 5,1 | ||||
| 2,7 | |||||
| 1,8 | |||||
| 2,4 | 3,3 | ||||
| 5,1 | 4,3 | ||||
| 2,5 | 4,2 | ||||
| 1,1 | 2,7 | ||||
| 5,6 | 7,3 | ||||
| 3,1 | 3,2 | ||||
| 1,5 | 2,8 | ||||
| 2,7 | 4,1 | ||||
| 4,4 | 3,4 | ||||
| 1,5 | |||||
| 2,4 | |||||
| 1,3 | 4,2 | ||||
| 3,1 | 4,5 | ||||
| 1,8 | 2,5 | ||||
| 2,2 | 4,5 | ||||
| 2,8 | 3,8 | ||||
| 3,3 | 3,9 | ||||
| 2,5 | 4,8 | ||||
| 3,1 | 5,2 | ||||
| 2,3 | 4,6 | ||||
| 4,2 | 4,8 | ||||
| 2,5 | 5,5 | ||||
| 2,2 | 4,2 |
Включите моделирование и измерьте с помощью ваттметра активную мощность и коэффициент мощности схемы. Результат измерений зафиксируйте.
12. Исключите из схемы ваттметр и подключите осциллограф так, чтобы можно было измерить сдвиг фаз между током и напряжением.
Замечание. Обратите внимание, что этого нельзя достичь простой заменой ваттметра на осциллограф.
Пользуясь данными осциллографических измерений, определите величину силы тока в цепи. Рассчитайте коэффициент мощности и сравните его значение с результатом измерения по предыдущему заданию. Постройте векторную диаграмму исследованной цепи.
Содержание отчета по лабораторной работе:
1. Титульный лист оформленный в соответствии с требованиями, содержащий название лабораторной работы и номер варианта.
2. Номер варианта и результаты расчета величин F и k.
3. Принципиальные схемы, подлежащие исследованию.
4. Результаты измерений в табличной форме и кратко сформулированные выводы.
5. Полученные в ходе выполнения работы осциллограммы и спектрограммы сигналов.
6. Результаты измерений и расчетов по каждому из заданий с обязательной записью формул и хода вычислений.
7. Векторная диаграмма цепи, изображенной на рисунке 6.
|
|
|
