Fyzikální praktikum II - úloha č. 4

Podobné dokumenty
Pasivní tvarovací obvody RC

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Fyzikální praktikum II - úloha č. 5

3B Přechodné děje v obvodech RC a RLC

JAN JUREK. Jméno: Podpis: Název měření: OVĚŘOVÁNÍ ČINNOSTI GENERÁTORU FUNKCÍ Číslo měření: 6. Třída: E4B Skupina: 2

IMPULSNÍ A PŘECHODOVÁ CHARAKTERISTIKA,

Analogový komparátor

9 Viskoelastické modely

STATICKÉ A DYNAMICKÉ VLASTNOSTI ZAŘÍZENÍ

NA POMOC FO. Pád vodivého rámečku v magnetickém poli

x udává hodnotu směrnice tečny grafu

POPIS OBVODŮ U2402B, U2405B

Název: Měření nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru v RC obvodu, určení časové konstanty a její závislosti na odporu

Laplaceova transformace Modelování systémů a procesů (11MSP)

5. Využití elektroanalogie při analýze a modelování dynamických vlastností mechanických soustav

MULTIFUNKČNÍ ČASOVÁ RELÉ

Matematika v automatizaci - pro řešení regulačních obvodů:

Klíčová slova: Astabilní obvod, operační zesilovač, rychlost přeběhu, korekce dynamické chyby komparátoru

Parciální funkce a parciální derivace

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 4. TROJFÁZOVÉ OBVODY

Derivace funkce více proměnných

Popis obvodů U2402B, U2405B

FINANČNÍ MATEMATIKA- ÚVĚRY

Využití programového systému MATLAB pro řízení laboratorního modelu

Biologické modely. Robert Mařík. 9. listopadu Diferenciální rovnice 3. 2 Autonomní diferenciální rovnice 8

SLOVNÍ ÚLOHY VEDOUCÍ K ŘEŠENÍ KVADRATICKÝCH ROVNIC

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Práce a výkon při rekuperaci

Výpočty teplotní bilance a chlazení na výkonových spínacích prvcích

2.1.4 Výpočet tepla a zákon zachování energie (kalorimetrická rovnice)

transformace Idea afinního prostoru Definice afinního prostoru velké a stejně orientované.

DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE DERIVACE A MONOTÓNNOST FUNKCE. y y

10 Lineární elasticita

Příklady: 28. Obvody. 16. prosince 2008 FI FSI VUT v Brn 1

REGULACE ČINNOSTI ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Tlumené kmity. Obr

Laboratorní práce č. 1: Pozorování tepelné výměny

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

JAN JUREK MĚŘENÍ NA IMPULSNÍCH OBVODECH. AKO v tranzistorovém zapojení AKO s časovačem NE 555. Jméno: Podpis: Název měření: Třída: E4B Skupina: 2

Bipolární tranzistor jako

SIMULACE. Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Měřicí a řídicí technika přednášky LS 2006/07

I> / t AT31 DX. = 50 Hz READY L1 L2 L3 K K K 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,4 0,4 0,4 0,8 0,8 0,8 1,6 1,6 1,6 3,2 3,2 3,2 6,4 6,4 6,4

Lineární rovnice prvního řádu. Máme řešit nehomogenní lineární diferenciální rovnici prvního řádu. Funkce h(t) = 2

Elektrický náboj, elektrické pole (Učebnice strana )

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ Základní vztahy z reologie a reologického modelování

Seznámíte se s principem integrace substituční metodou a se základními typy integrálů, které lze touto metodou vypočítat.

Skupinová obnova. Postup při skupinové obnově

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

= 0 C. Led nejdříve roztaje při spotřebě skupenského tepla Lt

LS Příklad 1.1 (Vrh tělesem svisle dolů). Těleso o hmotnosti m vrhneme svisle

Fyzikální praktikum...

PJS Přednáška číslo 2

Přechodové jevy RC. Řešení přechodového jevu v obvodech 1. řádu RC. a) varianta nabíjení ideálního kondenzátoru u C (t)

15. ANALOGOVÝ KOMPARÁTOR A JEHO POUŽITÍ

ZPŮSOBY MODELOVÁNÍ ELASTOMEROVÝCH LOŽISEK

Zpracování výsledků dotvarovací zkoušky

Téma: Měření tíhového zrychlení.

1.3.4 Rovnoměrně zrychlený pohyb po kružnici

Stýskala, L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y. Vítězslav Stýskala TÉMA 6. Oddíl 1-2. Sylabus k tématu

5 GRAFIKON VLAKOVÉ DOPRAVY

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Automatizační technika. Typy signálů. Obsah. Typy signálů Převodníky A/Č Převodníky Č/A. Porovnávací členy. Akademický rok 2017/2018

4.1 Zptnovazební oscilátory sinusového prbhu naptí

EKONOMETRIE 6. přednáška Modely národního důchodu

Numerická integrace. b a. sin 100 t dt

Využijeme znalostí z předchozích kapitol, především z 9. kapitoly, která pojednávala o regresní analýze, a rozšíříme je.

2. ZÁKLADY TEORIE SPOLEHLIVOSTI

Úloha V.E... Vypař se!

LABORATORNÍ CVIENÍ Stední prmyslová škola elektrotechnická

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

7. Měření kmitočtu a fázového rozdílu; 8. Analogové osciloskopy

REAKČNÍ KINETIKA 1. ZÁKLADNÍ POJMY. α, ß jsou dílčí reakční řády, α je dílčí reakční řád vzhledem ke složce A, ß vzhledem ke složce

Volba vhodného modelu trendu

Experiment P-10 OHMŮV ZÁKON. Sledování vztahu mezi napětím a proudem procházejícím obvodem s rezistorem známého odporu.

Simulační schemata, stavový popis. Petr Hušek

+ b) = R R R R 3. vystup. vstup. 1. Hodnota proudu protékajícího odporem R2 činí: 2. Aby oba obvody byly ekvivalentní musí nastávat m.j.

Elektronická měření pro aplikovanou fyziku

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

Diferenciální rovnice 1. řádu

PLL. Filtr smyčky (analogový) Dělič kmitočtu 1:N

Úloha VI.3... pracovní pohovor

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Schéma modelu důchodového systému

Jméno a příjmení holka nebo kluk * Třída Datum Škola

4.5.8 Elektromagnetická indukce

Elektrický zdroj napětí

Uživatelský manuál. Řídicí jednotky Micrologic 2.0 a 5.0 Jističe nízkého napětí

min 4 body Podobně pro závislost rychlosti na uražené dráze dostáváme tabulku

Kmitání tělesa s danou budicí frekvencí

XI-1 Nestacionární elektromagnetické pole...2 XI-1 Rovinná harmonická elektromagnetická vlna...3 XI-2 Vlastnosti rovinné elektromagnetické vlny...

Pracovní list žáka (SŠ)

T t. S t krátkodobé náhodná složka. sezónní. Trend + periodická složka = deterministická složka

4. Střední radiační teplota; poměr osálání,

10. ANALOGOVĚ ČÍSLICOVÉ PŘEVODNÍKY

6.3.6 Zákon radioaktivních přeměn

MECHANIKA PRÁCE A ENERGIE

( ) Základní transformace časových řad. C t. C t t = Μ. Makroekonomická analýza Popisná analýza ekonomických časových řad (ii) 1

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Vliv funkce příslušnosti na průběh fuzzy regulace

Transkript:

Fyzikální prakikum II - úloha č. 4 1 4. Přechodové jevy v obvodech s kapaciory Úkoly 1) 2) 3) 4) Sesave obvod pro demonsraci jevu nabíjení a vybíjení kondenzáoru. Naměře průběhy napěí a proudů na vybraných prvcích obvodu. Vysvělee kvaliaivně i kvaniaivně pozorované jevy. Proveďe rozbor nabíjení kondenzáoru z ideálního zdroje napěí z hlediska zákona zachování energie. Pojmy k zapamaování Kapacior, kondenzáor, přechodový jev, časová konsana. spořádání pracovišě Pomůcky Počíač s měřícím sysémem ISES, 2x modul volmer, odporová dekáda, kondenzáor 2µF, spínač. Teorie Schéma zapojení obvodu pro demonsraci jevu nabíjení a vybíjení kondenzáoru je na obrázku 1. Obr. 1

2 Fyzikální prakikum II - úloha č. 4 Je-li přepínač v poloze 1, dochází k nabíjení kondenzáoru přes odpor. Po přepnuí přepínače S do polohy 2 se kondenzáor začne přes odpor vybíje. Vsupním kanálem A měřícího sysému ISES snímáme napěí na odporu a nepřímo aké proud ekoucí kondenzáorem, vsupním kanálem B pak napěí na kondenzáoru. Po sepnuí přepínače S do polohy 1 se uzavře vodivé spojení mezi deskami kondenzáoru a zdroj napěí Z začne pumpova elekrony z jedné desky (na schémau horní) na druhou a ím jej nabíje. Tím vzniká mezi oběma deskami elekrické napěí, keré je přímo úměrné přesunuému náboji Q ( = ) je náboj Q ( ) =, proo i ( ) = Q = ). V okamžiku ěsně po zapnuí (v čase. Veškeré napěí zdroje Z je udíž na odporu (2. Kirchhoffův zákon) a okamžiá hodnoa proudu je se edy změní skokem z nuly na hodnou ( ) = (Ohmův zákon). Proud I. S posupným nabíjením kondenzáoru se napěí na něm zvěšuje a napěí na odporu musí proo adekváně klesa. To ovšem znamená, že aké proud obvodem klesá. sálený sav nasane ehdy, když se napěí na kondenzáoru vyrovná napěí zdroje. Pak bude proud roven nule. Vybíjení je obdobný proces. Nechť kondenzáor byl nabi na napěí. Přepneme-li v čase = přepínač S do polohy 2, začne se nahromaděný volný náboj na deskách kondenzáoru vlivem přiažlivých sil přes vzniklou vodivou dráhu přesouva a ím posupně zmenšova až na nulovou hodnou. Proo aké napěí na kondenzáoru bude klesa k nule ( ) a sejně ak proud, ekoucí obvodem ( počáku ( ( ) = ). I = Q I = ). Maximální hodnou má edy proud na Vyjdeme z 2. Kirchhoffova zákona pro napěí v uzavřené smyčce. Označíme-li napěí zdroje Z, napěí na rezisoru a napěí na kondenzáoru, dosaneme rovnici pro okamžié hodnoy: = +. (1) Vyjádříme veličiny na levé sraně pomocí proudu I: I ( + 1 () + I ( ) d = Člen () udává napěí na kondenzáoru v okamžiku =. Vzniklou inegrální rovnici převedeme zderivováním na lineární diferenciální rovnici s konsanními koeficieny varu d + = d, přičemž podle původní rovnice musí plai počáeční podmínka Řešením je exponenciální funkce = () = e, (2) kde τ je zv. časová konsana přechodového děje. () ) =. Při nabíjení vybiého kondenzáoru - zn. ) - zdrojem o napěí edy vychází průběh nabíjecího proudu ( =

Fyzikální prakikum II - úloha č. 4 3 = e. Při vybíjení kondenzáoru nabiého na napěí je nuno dosadi do vzahu (2) míso () a míso nulu, proože v obvodu není příomen zdroj napěí. Dosaneme vzah = e, kerý je až na znaménko oožný se vzahem pro nabíjení. Vypočíeje, nejlépe ze vzahu (1), průběh napěí ( pro oba případy. vybíjení I m -I m nabíjení Obr. 2 važujme nabíjení kondenzáoru zdrojem Z podle obrázku 3. Na počáku je kondenzáor bez náboje. Po sepnuí spínače S se začne nabíje a v usáleném savu na něm bude napěí zdroje Z. Absoluní hodnoa náboje akumulovaného na každé z jeho desek je dána jeho kapaciou Q =. Energie elekrosaického pole kondenzáoru se vypoče podle známého eoreického vzahu W 1 Q e =. Ale z definice poenciálu elekrosaického pole 2 plyne, že zdroj přenesením náboje Q přes poenciálový rozdíl vykoná dvakrá věší práci A = Q. Oázkou je, kam se poděla polovina éo práce. Odpověze v prookolu. Obr. 3 Posup práce 1) Ke kanálu A a B panelu ISES připoje moduly volmer, nasave jejich rozsah na 1 V s nulou uprosřed, sesave obvod pro měření podle obrázku 1 (odpor dekády vole 1 kω.) a neche si jej zkonrolova. 2) Spusťe program ISESWIN32i, založe nový experimen (zvole Experimen/Nový nebo ikonu ) a oevře se Vám panel Konfigurace měření, kde nasavíe jeho paramery (zvole yp měření Časový úsek, dobu měření 2 s, vzorkování 1 Hz, zarhněe vsupní kanál A, vsupní kanál B a výsupní kanál E na něj poklepeje a nasave výsupní signál uční řízení a paramer Počáeční hodnoa na,5 V). Vše povrďe volbou OK.

4 Fyzikální prakikum II - úloha č. 4 3) Vybije kondenzáor zkraem a pak přepněe spínač S do polohy 1. Na monioru sleduje průběh nabíjení kondenzáoru přes sériově zařazený odpor dekády. Podobně sleduje vybíjení kondenzáoru (spínač S v poloze 2) po nabií, případně opakuje měření (Měření/Opakova měření nebo ikona ). Vybraný hezký průběh si ulože jako exový soubor (Násroje/Expor zobrazení) pro pozdější zpracování. Násrojem pro odeče da (Zpracování/Odeče hodno nebo ikona ) získeje maximální hodnou napěí a zapiše si ji (můžee použí zoom ). 4) Zvěšee si zoomem nabíjecí křivku kondenzáoru, násrojem pro odeče da na ni umísěe asi 6 bodů a body aproximuje exponenciální funkcí (zvole Zpracování/Aproximace nebo ikonu, vybere exponenciálu a povrďe OK). Pokud proložená křivka příliš nesouhlasí s naměřeným grafem, vymaže body a zvole nové, až se shoda zlepší. Zapiše si hodnou parameru v exponenu a z ní určee časovou konsanu přechodového děje. Podobně určee časovou konsanu z vybíjecí křivky kondenzáoru. 5) Bod 3 a 4 posupu práce opakuje jinou hodnou odporu (zhruba řeinovou). 6) Vysvělee kvaliaivně (bez výpočů) pozorované jevy. 7) Zjisěe z eorie maemaické vzahy pro průběhy sledovaného napěí a proudu, zjisěe paramery použiých prvků (,, ), spočíeje časovou konsanu přechodového děje a sesroje grafy eoreických průběhů. Pro přesnější výpoče můžee paramery použiých prvků změři (ohmmerem a měřičem kapaci. Ohodnoťe míru shody naměřených a eoreických hodno (konsan i grafů) a vysvělee případné odchylky. 8) Proveďe rozbor nabíjení kondenzáoru z ideálního zdroje napěí z hlediska zákona zachování energie. Výsupy 1) Grafy naměřených průběhů napěí a proudů. 2) Tabulka jmenoviých (a popř. i naměřených) hodno jednolivých prvků zapojených v obvodu. 3) Tabulka eoreických a experimenálních časových konsan přechodového děje. 4) Grafy eoreických průběhů (nejlépe vždy společně s příslušným naměřeným průběhem v jednom obrázku). 5) Řešení problému s výpočem energie kondenzáoru viz poslední odsavec v eorii. Konrolní oázky 1) Definuje pojem kapacior a kondenzáor. Jaký je mezi nimi rozdíl? 2) Popiše jev nabíjení, resp. vybíjení kondenzáoru. Proč yo jevy neprobíhají okamžiě (skokem)? 3) o je o časová konsana přechodového děje? Jaký je její prakický význam? Jak se vypoče v nejjednodušším případě? 4) Obsahuje nabiý kondenzáor energii? Jak se ao energie nazývá a jak se vypoče?

Fyzikální prakikum II - úloha č. 4 5 Lieraura Teorie 1) LIAO, S., DOMASHKIN, P., BELHE, J. W., Elekřina a magneizmus (kurz MIT Physics 8.2). hp://www.aldebaran.cz/, 26. 2) HALLIDAY, D., ESNIK,., WALKE, J., Fyzika, čás 3. 1. vydání Brno: VTIM, 2. 3) MEHLOVÁ, E. A KOL., Výkladový slovník fyziky pro základní vysokoškolský kurz fyziky. 1. vyd. Praha: Promeheus, 1999. Měření 4) BOŽ, J. A KOL., Základy fyzikálních měření I. 2. vydání Praha: SPN, 1983. 5) BOŽ, J. A KOL., Základy fyzikálních měření II. 1. vydání Praha: SPN, 1974. 6) MÁD, V., KNEJZLÍK, J., KOPEČNÝ, J. Fyzikální měření. Praha: SNTL, 1991. 7) SMÉKAL, P., Fyzikální prakikum II. 1. vydání Osrava: PdF O. 8) HAJKO, V. A KOL., Fyzika v experimenoch. 1. vydání Braislava: Veda, 1988.