3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. P = 1 T

Podobné dokumenty
3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

Fyzikální praktikum...

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky termistoru. stud. skup.

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Elektrotechnická měření - 2. ročník

1. Změřte voltampérovou charakteristiku vakuové diody (EZ 81) pomocí zapisovače 4106.

Praktikum II Elektřina a magnetismus

výkon střídavého proudu, kompenzace jalového výkonu

Fyzikální praktikum II

Vytvořeno v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost CZ.1.07/1.1.30/01,0038 Automatizace výrobních procesů ve strojírenství a

i ma Teorie: Měření budeme provádět podle obr. 1. Obr. 1

6. Střídavý proud Sinusových průběh

Rezonanční elektromotor

1.5 Operační zesilovače I.

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

10a. Měření rozptylového magnetického pole transformátoru s toroidním jádrem a jádrem EI

Ohmův zákon, elektrický odpor, rezistory

Seznámení s přístroji, používanými při měření. Nezatížený a zatížený odporový dělič napětí, měření a simulace PSpice

Multimetr: METEX M386OD (použití jako voltmetr V) METEX M389OD (použití jako voltmetr V nebo ampérmetr A)

Úloha 1 Multimetr. 9. Snižte napájecí napětí na 0V (otočením ovládacího knoflíku výstupního napětí zcela doleva).

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. stud. skup. FMUZV (73) dne

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

sf_2014.notebook March 31,

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

Fázory, impedance a admitance

ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

Fyzikální praktikum II

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

Měření kapacity Opakování kapacita C (farad F) kapacita deskového kondenzátoru

Ele 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu

MĚŘENÍ VLASTNOSTÍ STEJNOSMĚRNÝCH TRANZISTOROVÝCH ZESILOVAČŮ

1. Změřte statickou charakteristiku termistoru pro proudy do 25 ma a graficky ji znázorněte.

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDŮ VE STEJNOSMĚRNÝCH OBVODECH.

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Měření elektrického proudu

3.4 Ověření Thomsonova vztahu sériový obvod RLC

USTÁLE Ý SS. STAV V LI EÁR ÍCH OBVODECH

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření

2. Pro každou naměřenou charakteristiku (při daném magnetickém poli) určete hodnotu kritického

Úloha I.E... nabitá brambora

Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost

Praktikum II Elektřina a magnetismus

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

NÍZKOFREKVENČNÍ ZESILOVAČ S OZ

Rezonanční řízení krokového motoru polomost

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Měření teploty, měření vlhkosti vzduchu

Voltův článek, ampérmetr, voltmetr, ohmmetr

Mikroelektronika a technologie součástek

Operační zesilovač je integrovaný obvod se dvěma vstupy (invertujícím a neinvertujícím) a jedním výstupem.

Fyzikální praktikum č.: 2

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů logického obvodu, část 3-6-3

Laboratorní úloha č. 1 Základní elektrická měření

W1- Měření impedančního chování reálných elektronických součástek

SÍŤOVÝ ZDROJ. 2. Sestavte navržený zdroj a změřte U 0 a ϕ ZVm při zadaném I 0.

1. Určete proud procházející vodičem, jestliže za jednu minutu prošel jeho průřezem náboj a) 150 C, b) 30 C.

Fyzikální praktikum II

Použití. Výhody. Technické parametry. Zapisovač bodový programovatelný s digitálním zobrazováním ZEPAREX 539

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

1. Úvod, odhad nejistot měření, chyba metody. 2. Přístroje pro měření proudu, napětí a výkonu - přehled; měřicí zesilovače;

Elektromagnetický oscilátor

1 Přesnost měření efektivní hodnoty různými typy přístrojů

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

TECHNIKA VYSOKÝCH NAPĚŤÍ. Měření vysokých napětí a velkých proudů

1. Úvod, odhad nejistot měření, chyba metody. 2. Přístroje pro měření proudu, napětí a výkonu - přehled; měřicí zesilovače;

STŘÍDAVÝ PROUD periodický frekvenci počet kmitů za jednu sekundu herz f = 1/T Příklad periodického obdélníkový, pilovitý, trojúhelníkovitý sinusový

Snímače teploty s kabelem

8. Operaèní zesilovaèe

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

Laboratorní úloha č. 4 MĚŘENÍ STATICKÝCH A DYNAMICKÝCH VLASTNOSTÍ PNEUMATICKÝCH A ODPOROVÝCH TEPLOMĚRŮ

Opravné prostředky na výstupu měniče kmitočtu (LU) - Vyšetřování vlivu filtru na výstupu z měniče kmitočtu

ENERGIZE GROUP s.r.o. STŘEDISKO KALIBRAČNÍ SLUŽBY Tylova 2923, Plzeň

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Přechodné děje 2. řádu v časové oblasti

Výpis. platného rozsahu akreditace stanoveného dokumenty: HES, s.r.o. kalibrační laboratoř U dráhy 11, , Ostopovice.

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

2. Stanovte hodnoty aperiodizačních odporů pro dané kapacity (0,5; 1,0; 2,0; 5,0 µf). I v tomto případě stanovte velikost indukčnosti L.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Charakteristiky optoelektronických součástek

Návod k použití digitálních multimetrů řady MY6xx

15. ZESILOVAČE V KOMUNIKAČNÍCH ZAŘÍZENÍCH

Měření výkonu jednofázového proudu

Mˇeˇren ı vlastn ı indukˇcnosti Ondˇrej ˇ Sika

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

6. Senzory elektrického proudu. Měření výkonu.

MĚŘENÍ INDUKČNOSTI A KAPACITY

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

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

I. STEJNOSMĚ RNÉ OBVODY

REE 11/12Z - Elektromechanická přeměna energie. Stud. skupina: 2E/95 Hodnocení: FSI, ÚMTMB - ÚSTAV MECHANIKY TĚLES, MECHATRONIKY A BIOMECHANIKY

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ NA USMĚRŇOVAČÍCH

Transkript:

1 Pracovní úkol 1. Změřte účiník (a) rezistoru (b) kondenzátoru (C = 10 µf) (c) cívky Určete chybu měření. Diskutujte shodu výsledků s teoretickými hodnotami pro ideální prvky. Pro cívku vypočtěte indukčnost a odpor v sériovém a paralelním náhradním zapojení. 2. Změřte účiník sériového a paralelního zapojení rezistoru a kondenzátoru (C = 1; 2; 5; 10 µf). Z naměřených hodnot stanovte odpor rezistoru. Určete chyby měření a rozhodněte, které z obou zapojení je v daném případě vhodnější pro stanovení odporu. 3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu. 4. Výsledky úkolu 3. zpracujte graficky, v závislosti na zařazené kapacitě vyneste účiník, fázový posuv napětí vůči proudu a výkon. 2 Teoretický úvod Pro výkon v obvodu se střídavým napětím u(t) a proudem i(t) platí rovnice P = 1 T t 0 ui dt (1) kde T je perioda kmitů. Pro průběh napětí a proudu v běžné elektrické rozvodné síti lze výkon vyjádřit jako P = UI cos φ (2) kde U a I jsou efektivní hodnoty napětí a proudu a cos φ je účiník. Protože reálná cívka má nezanedbatelný vlastní odpor, provádíme substituci za ideální cívku a ideální rezistor v sériovém nebo paralelním zapojení. Pro hodnoty ideálních součástek v náhradním zapojení platí dle [1] následující čtyři vztahy: L s = U tg 2 φ ωi 1 + tg 2 (3) φ Pro sériový RC obvod platí dle [1]: R s = U 1 I 1 + tg 2 (4) φ L p = U 1 + tg 2 φ ωi tg 2 (5) φ R p = U 1 + tg 2 φ (6) I pro paralelní RC obvod: φ = arctg 1 ωrc (7) φ = arctg(ωrc) (8) 1

3 Měření K měření byly použity následující přístroje: Ručkový ampérmetr třídy přesnosti 1,5 Digitální multimetr Metex MXD-4660A Analogový wattmetr třídy přesnosti 0,2 Obrázek 1: Schéma zapojení sériového RLC obvodu (ostatní zapojení analogicky), převzato z [1] Nejprve byl zjišt ován účiník pro samostatně zapojený rezistor, kondenzátor a cívku. Naměřený výkon a proud v obvodu se dosadil do vztahu 2, ze kterého se vyjádřil účiník. Naměřené hodnoty a vypočtený účiník jsou uvedeny v tabulce 1, chyby naměřených hodnot jsou chyby přístrojů. P [W] I [ma] U [V] cos φ R (2.500 ± 0.075) (51.0 ± 1.5) (51.02 ± 0.41) (0.961 ± 0.065) C (0.125 ± 0.075) (160.0 ± 4.5) (51.15 ± 0.41) (0.015 ± 0.010) L (0.625 ± 0.075) (31.0 ± 1.5) (51.16 ± 0.41) (0.394 ± 0.070) Tabulka 1: Měření účiníku samostatného rezistoru, kondenzátoru a cívky Hodnoty indukčnosti a odporu pro sériové a paralelní náhradní zapojení dostaneme dosazením do vztahů 3, 4, 5 a 6. Vypočtené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2. L [H] R [Ω] sériové 4,8 ± 0,3 650 ± 90 paralelní 5,7 ± 0,4 4200 ± 600 Tabulka 2: Hodnoty indukčnosti a odporu pro náhradní zapojení cívky Dále byl měřen proud a výkon v obvodu s rezistorem a kondenzátorem s sériovém a paralelním zapojení. Naměřené hodnoty, účiník vypočtený ze vztahu 2 a hodnota odporu vypočtená podle vztahů 7 resp. 8 jsou uvedeny v tabulkách 3 a 4. Jako poslední byla měřena závislost proudu a výkonu (a tedy účiníku) na velikosti kondenzátoru v sériovém RLC obvodu. Naměřené hodnoty jsou v tabulce 5. Znázornění závislosti výkonu, účiníku a fázového posunu napětí vůči proudu je na obrázcích 2, 3 a 4. 4 Diskuze Účiník samostatného resistoru vyšel v rámci chyby měření roven jedné, což se shoduje s očekávanou teoretickou hodnotou. Účiník samostatného kondenzátoru vyšel v rámci chyby wattmetru nulový, 2

C [µf] P [W] I [A] U [V] cos φ R [kω] 1 (0.250 ± 0.075) (0.015 ± 0.002) (51.3 ± 0.4) (0.314 ± 0.127) (0,98 ± 0,11) 2 (0.750 ± 0.075) (0.028 ± 0.002) (51.3 ± 0.4) (0.522 ± 0.084) (0,98 ± 0,08) 5 (1.875 ± 0.075) (0.044 ± 0.002) (51.2 ± 0.4) (0.831 ± 0.068) (0,99 ± 0,06) 10 (2.375 ± 0.075) (0.049 ± 0.002) (51.2 ± 0.4) (0.946 ± 0.066) (0,99 ± 0,06) Tabulka 3: Naměřené hodnoty pro sériové zapojení rezistoru a kondenzátoru, vypočtený účiník a hodnota rezistoru R C [µf] P [W] I [ma] U [V] cos φ R [kω] 1 (2.625 ± 0.075) (0.054 ± 0.002) (51.3 ± 0.4) (0.947 ± 0.061) (1,01 ± 0,03) 2 (2.625 ± 0.075) (0.062 ± 0.002) (51.3 ± 0.4) (0.825 ± 0.050) (1,01 ± 0,03) 5 (2.625 ± 0.075) (0.100 ± 0.002) (51.3 ± 0.4) (0.512 ± 0.026) (1,00 ± 0,03) 10 (2.625 ± 0.075) (0.175 ± 0.004) (51.3 ± 0.4) (0.293 ± 0.018) (1,00 ± 0,08) Tabulka 4: Naměřené hodnoty pro paralelní zapojení rezistoru a kondenzátoru, vypočtený účiník a hodnota rezistoru R C [µf] P [W] U [V] I[A] cos φ 0.5 (0.125 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0089 ± 0.0004) (0.274 ± 0.181) 0.7 (0.250 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0135 ± 0.0004) (0.362 ± 0.123) 0.9 (0.500 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0185 ± 0.0004) (0.527 ± 0.096) 1.1 (0.875 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0230 ± 0.0004) (0.743 ± 0.084) 1.3 (1.125 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0265 ± 0.0004) (0.828 ± 0.076) 1.5 (1.375 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0290 ± 0.0004) (0.924 ± 0.072) 1.8 (1.500 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0300 ± 0.0004) (0.975 ± 0.071) 2.0 (1.500 ± 0.075) (51.1 ± 0.4) (0.0310 ± 0.0004) (0.947 ± 0.069) 2.5 (1.500 ± 0.075) (51.1 ± 0.4) (0.0300 ± 0.0004) (0.978 ± 0.071) 3.0 (1.375 ± 0.075) (51.1 ± 0.4) (0.0290 ± 0.0004) (0.928 ± 0.072) 3.5 (1.375 ± 0.075) (51.1 ± 0.4) (0.0285 ± 0.0004) (0.944 ± 0.074) 4.0 (1.250 ± 0.075) (51.1 ± 0.4) (0.0280 ± 0.0004) (0.874 ± 0.073) 5.0 (1.250 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0270 ± 0.0004) (0.902 ± 0.076) 6.0 (1.125 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0265 ± 0.0004) (0.829 ± 0.076) 7.0 (1.125 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0260 ± 0.0004) (0.845 ± 0.078) 8.0 (1.125 ± 0.075) (51.3 ± 0.4) (0.0260 ± 0.0004) (0.843 ± 0.078) 9.0 (1.000 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0255 ± 0.0004) (0.766 ± 0.077) 10.0 (1.000 ± 0.075) (51.2 ± 0.4) (0.0255 ± 0.0004) (0.766 ± 0.077) Tabulka 5: Naměřené hodnoty pro sériový RLC obvod 3

Obrázek 2: Závislost výkonu v sériovém RLC obvodu na velikosti kondenzátoru 4

Obrázek 3: Závislost účiníku sériového RLC obvodu na velikosti kondenzátoru 5

Obrázek 4: Závislost fázového posuvu napětí vůči proudu v sériovém RLC obvodu na velikosti kondenzátoru 6

což se též shoduje s teoretickými předpoklady. Účiník cívky však vyšel nenulový, protože cívka má nezanedbatelný vlastní odpor. Je tedy vhodné určit náhradní zapojení (viz. tabulka 2). Pro měření odporu rezistoru bylo pro nižší kapacity vhodnější paralelní zapojení, avšak pro hodnoty kolem 10 µf již bylo kvůli přechodu mezi rozsahy ampérmetru vhodnější sériové zapojení. Měření bylo zatíženo velkou chybou, nebot nejmenší rozsah wattmetru (37,5 W) byl pro měřené hodnoty příliš velký a většina hodnot byla tedy na začátku stupnice. 5 Závěr Byly změřeny účiníky samostatně zapojených součástek, viz. tabulka 1. Dále byly určeny hodnoty indukčnosti a odporu pro sériové a paralelní náhradní zapojení cívky (viz. tabulka 2) Byl změřen účiník sériového a paralelního RC obvodu pro různé kapacity a byla určena velikost odporu R - tabulky 3, 4. Vhodnost zapojení je popsána v diskuzi. Nakonec byla změřena závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity v sériovém RLC obvodu - tabulka 5, grafické znázornění závislosti výkonu, účiníku a fázového posuvu napětí vůči proudu je na obrázcích 2, 3 a 4. Literatura [1] Studijní text k Praktiku II http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/txt 206.pdf 7