Prozkoumejte chování kondenzátoru v obvodu s generátorem obdélníkového napětí a s generátorem harmonického napětí.

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Prozkoumejte chování kondenzátoru v obvodu s generátorem obdélníkového napětí a s generátorem harmonického napětí."

Anežka Kadlecová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 ýstup P: Klíčová slova: inforace pro učitele obvody Střídavý obvod ojtěch Beneš žák porovná účinky elektrického pole na vodič a izolant, aplikuje poznatky o echanisech vedení elektrického proudu při analýze chování kondenzátoru v elektrických obvodech kondenzátor, kapacita kondenzátoru, nabíjení a vybíjení, střídavé obvody, fázový posuv, ipedance, obvod Septia Příprava na hodinu Doba na přípravu: 0 in Doba na provedení: 45 in Obtížnost: vysoká Úkol Poůcky Prozkouejte chování kondenzátoru v obvodu s generátore obdélníkového napětí a s generátore haronického napětí. Nízkofrekvenční zdroj obdélníkového a sinusového napětí, kondenzátory 00 μf, 000 μf, rezistor 00 Ω, apéretr ernier (ax. 0,6 ), 2 diferenciální voltetry ernier (ax. 6 ), LabQuest, počítač s prograe Logger Pro připojený na dataprojektor, vodiče ypracování Pozorování a analýza obvodu se zdroje obdélníkových pulzů (nabíjení a vybíjení). Na zdroji nastavíe frekvenci f 4 Hz, obdélníkové napětí (0; + e ), přičež elektrootorické napětí e nepřekročí Zapojíe obvod podle schéatu. Použijee rezistor o odporu 00 Ω a kondenzátor o kapacitě 00 μf. 3. péretr a voltetr zapojíe do analogových vstupů H a H2 LabQuestu, LabQuest propojíe SB kabele s počítače. 4. Na počítači v prograu Logger Pro nastavíe (enu Experient Sběr dat...): dobu ěření sekundy, vzorkovací frekvenci 0 khz, trigger: spustit ěření, když napětí přesáhne 0,3. 7

přípravu: 0 in Doba na provedení: 45 in Obtížnost: vysoká Úkol Poůcky Prozkouejte chování kondenzátoru v obvodu s generátore obdélníkového napětí a s generátore haronického napětí.

2 inforace pro učitele Střídavý obvod 5. Před zahájení ěření (zdroj odpojen) senzory vynulujee kliknutí na ikonu. Měření spustíe kliknutí na ikonu. 6. hcee-li do téhož grafu přidat křivku pro jiný rezistor, v enu Experient zvolíe chovat poslední ěření. Časový průběh napětí na kondenzátoru,5 0 ohů 47 ohů Napětí (),0 00 ohů 0, 0,2 0,3 0,4 Časový průběh proudu na kondenzátoru ohů 47 ohů 00 ohů Síla (N) 0, 0,2 0,3 0,4 72

6. hcee-li do téhož grafu přidat křivku pro jiný rezistor, v enu Experient zvolíe chovat poslední ěření.

3 inforace pro učitele Střídavý obvod yučující ůže se žáky identifikovat křivky, diskutovat znaénko proudu, rychlost nabíjení a vybíjení v závislosti na odporu. Podrobněji rozebráno v aktivitě Nabíjení kondenzátoru. Kondenzátor připojen ke zdroji haronického napětí. Na zdroji nastavíe frekvenci f 20 Hz, sinusové napětí o aplitudě enší než Zapojíe obvod podle schéatu. Použijee kondenzátor o kapacitě 000 μf. 3. péretr a voltetr zapojíe do analogových vstupů H a H2 LabQuestu, LabQuest propojíe SB kabele s počítače. 3. Na počítači v prograu Logger Pro nastavíe (enu Experient Sběr dat...): dobu ěření 0, sekundy, vzorkovací frekvenci 0 khz, trigger: vypnutý. Před zahájení ěření senzory vynulujee kliknutí na ikonu. Měření spustíe kliknutí na ikonu. Zobrazíe proud i napětí do jediného grafu (viz obr.) a proložíe je sinusoidai (nalýza Proložit křivku...). Průběh napětí a proudu 0,3 3 Napětí () 0, utoaticky proložit křivku pro: Poslední ěření I Napětí utoaticky proložit křivku pro: Poslední ěření I Proud Pot *sin(b*t + ) + D I *sin(b*t + ) + D : +/ B: 2,0 +/- 907 : 3 +/- 3,569E-005 B: 2, +/- 0, : 4,75 +/- 058 : 5,698 +/ D: -0,202 +/ D: /- 2,646E-005 MSE: MSE: ,

Použijee kondenzátor o kapacitě 000 μf. 3. péretr a voltetr zapojíe do analogových vstupů H a H2 LabQuestu, LabQuest propojíe SB kabele s počítače. 3. Na počítači v prograu Logger Pro nastavíe (enu Experient Sběr dat.

4 inforace pro učitele Střídavý obvod Graf ukazuje, že střídavý zdroj (haronického napětí) způsobí střídavý proud předbíhající napětí o /4 periody. totožná úhlová frekvence w 2 I f rad/s, f 9,3 Hz fázový posuv 5,696 4,72,524 rad π rad I 3 I, takže,4 F ve shodě f f s noinální hodnotou. I 3 dq du i f I Z grafu je f vidět, že v toto obvodu dt proud dt předbíhá napětí: v dřívější čase nastane axiu proudu, v pozdější axiu napětí. okažiku, kdy je proud axiální, roste dq du napětí i nejrychleji. I okažiku, cosφ kdy je proud nulový, napětí se neění (axiu nebo 3 dt dt iniu). f 2 + ( ω Pokročilejší studentů (4. ročník SŠ, Š) ůže posloužit tento graf k deonstraci vztahu cosφdq Z ( du 2 + ( ω + ω i. 2 Z 2 + ( φ ω Sériový 2 + ( obvod ω se zdroje haronického napětí cos Z Zapojíe 2 + ( obvod ω podle schéatu, zvolíe 00 μf, 00 Ω. Ponecháe dobu ěření 0, s, vzorkování 0 khz. Získanýi křivkai ůžee proložit sinusoidy (enu nalýza Proložit křivku...). Napětí na kondenzátoru () Napětí na zdroji (),0 - utoaticky proložit křivku pro: Poslední ěření I Napětí na zdroji ug *sin(b*t + ) + D : 0,9430 +/ B: 20,8 +/ : 0,4956 +/- 08 D: 0,200 +/ MSE: 778 utoaticky proložit křivku pro: Poslední ěření I Napětí na kond. u *sin(b*t + ) + D : 935 +/ B: 20,8 +/- 485 : 5,942 +/ D: 0,2002 +/ MSE: (89879,,58)

I 3 dq du i f I Z grafu je f vidět, že v toto obvodu dt proud dt předbíhá napětí: v dřívější čase nastane axiu proudu, v pozdější axiu napětí.

5 inforace pro učitele Střídavý obvod utoaticky proložit křivku pro: Poslední ěření I Proud I *sin(b*t + ) + D : /-,290E-005 B: 20,8 +/ :,7 +/ D: /- 9,609E-006 MSE: I (3503, 04899) f I f I 3 Na grafech ůže vyučující deonstrovat výklad učiva o fázorech. f šechny křivky ají tutéž úhlovou I frekvenci 3 ω 20,8 rad/s. Fázor napětí na zdroji je f součte fázoru napětí na rezistoru dq du a fázoru napětí na kondenzátoru. Podle očekávání proud i (úěrný u ) ipředbíhá napětí na zdroji u G a naopak napětí na kondenzátoru dq duu se opožďuje vůči u G. i Fázový posuv proudu i vůči napětí zdroje u G je cosφ. 2 + ( ω Teoreticky: φ 0,69 cosφrad, Experientálně: φ,7 0, ( 0,675 ω rad. Z 2 + ω u. i ( Ipedance obvodu Z 2 + ω Teoreticky: Z 30 Ω Experientálně: Z 0,943/ Ω. ozdíly jsou způsobené předevší parazitníi odpory a kapacitai v obvodu. ( u u G 75

Fázor napětí na zdroji je f součte fázoru napětí na rezistoru dq du a fázoru napětí na kondenzátoru.

Podobné dokumenty

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

Výstup RVP: Klíčová slova: pracovní list studenta RC obvody Vojtěch Beneš žák porovná účinky elektrického pole na vodič a izolant kondenzátor, kapacita kondenzátoru, nestacionární děj, nabíjení, časová