Praktikum II Elektřina a magnetismus



Podobné dokumenty
Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úloha č. 5. Název: Měření osciloskopem

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

MĚŘENÍ NA USMĚRŇOVAČÍCH

Praktikum II Elektřina a magnetismus

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703).

Fyzikální praktikum...

Praktikum III - Optika

Elektronické praktikum EPR1

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

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory

Fyzikální praktikum...

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

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

Laboratorní cvičení č.10

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Pedagogická fakulta v Ústí nad Labem Fyzikální praktikum k elektronice 2 Číslo úlohy : 1

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě zenerova dioda její hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřený předmětem jsou v tomto případě polovodičové diody, jejich údaje jsou uvedeny v tabulce:

Fyzikální praktikum II

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEI VUT BRNO

Jméno a příjmení. Ročník

1. Změřit metodou přímou závislost odporu vlákna žárovky na proudu, který jím protéká. K měření použijte stejnosměrné napětí v rozsahu do 24 V.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Praktikum IV

1.1 Usměrňovací dioda

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÉHO USMĚRŇOVAČE STABILIZACE NAPĚTÍ

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Polovodičový usměrňovač

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Měření charakteristik fotocitlivých prvků

Usměrňovače, filtrace zvlněného napětí, zdvojovač a násobič napětí

Praktikum III - Optika

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-3

Dioda jako usměrňovač

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

MĚŘENÍ JALOVÉHO VÝKONU

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

17 Vlastnosti ručkových měřicích přístrojů

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Praktikum II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úloha č. 11. Název: Charakteristiky diod

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

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

Měření vlastností a základních parametrů elektronických prvků

Zdroje napětí - usměrňovače

Virtuální a reálná elektronická měření: Virtuální realita nebo Reálná virtualita?

Měření VA charakteristik polovodičových diod

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

Fyzikální praktikum II

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_02_Jednofázové, třífázové a řízené usměrňovače Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.XI. Název: Měření stočení polarizační roviny

1. Změřte průběh intenzity magnetického pole na ose souosých kruhových magnetizačních cívek

MĚŘENÍ PLANCKOVY KONSTANTY

Název: Polovodičový usměrňovač Pomůcky: Teorie: Vypracování:

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

Název: Měření paralelního rezonančního LC obvodu

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Zobrazování usměrněného napětí - jednocestné usměrnění

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Polovodičové usměrňovače a zdroje

V-A charakteristika polovodičové diody

Praktikum III - Optika

6 Měření transformátoru naprázdno

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 11: Termická emise elektronů

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

Fyzikální praktikum III

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

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.

Laboratorní práce č. 3: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

Měření pilového a sinusového průběhu pomocí digitálního osciloskopu

Laboratorní práce č. 2: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

Pracoviště 1. Vliv vnitřního odporu voltmetru na výstupní napětí můstku. Přístroje: Úkol měření: Schéma zapojení:

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického proudu

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

MĚŘENÍ POLOVODIČOVÝCH DIOD 201-3R

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

Frekvence. BCM V 100 V (1 MΩ) - 0,11 % + 40 μv 0 V 6,6 V (50 Ω) - 0,27 % + 40 μv

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření vlastní a vzájemné indukčnosti, část 3-1-4

Usměrňovač. Milan Horkel

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

Fyzikální praktikum II

Manuální, technická a elektrozručnost

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

7. MĚŘENÍ LINEÁRNÍHO POSUVU

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření na elektrických strojích - transformátor, část 3-2-3

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

Základy elektrického měření Milan Kulhánek

Transkript:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF K Praktikum II Elektřina a magnetismus Úloha č. V Název: Měření osciloskopem Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 1.1.28 Odevzdal dne:... Hodnocení: Připomínky: kapitola referátu možný počet bodů udělený počet bodů Teoretická část - 3 2 Výsledky měření - 1 7 Diskuse výsledků - 4 1 Závěr - 2 2 Seznam použité literatury - 1 1 Celkem max. 2 13 Posuzoval:... dne:...

Pracovní úkol 1) Pomocí osciloskopu změřte špičkovou hodnotu napětí na sekundáru převodního transformátoru a porovnejte ji s hodnotou naměřenou voltmetrem. 2) Podle vlastní volby sledujte činnost jednocestného nebo dvoucestného usměrňovače s křemíkovými diodami KY711 a) při maximální hodnotě zatěžovacího odporu 1 kω sledujte závislost stejnosměrného napětí na filtrační kapacitě C v intervalu - 1 µf. Hodnotu usměrněného napětí při C = 1 µf srovnejte se špičkovou hodnotou pulsního průběhu b) změřte závislost filtrační kapacity C, potřebné k tomu, aby střídavá složka usměrněného napětí tvořila 1% špičkové hodnoty (tj. asi 1 V), na odebíraném proudu. jednocestného usměrňovače měřte do proudu,6 ma, u dvoucestného do proudu 1 ma. c) naměřené závislosti zpracujte graficky. Do grafu uvádějícího závislost filtrační kapacity C na proudu vyneste také závislost časové konstanty τ = R z C na proudu. 3) Charakteristiku vakuové diody EZ81 a Zenerovy diody KZ73 zobrazte na osciloskopu podle schématu připojeného k úloze. Orientačně načrtněte pozorované charakteristiky a vyznačte měřítka na osách. Odhadněte napětí na diodách při proudu 2 ma v propustném směru. rčete Zenerovo napětí. Teorie (viz. [1]) Osciloskop Ručkovými nebo digitálními přístroji měříme zpravidla střední nebo efektivní hodnotu napětí. Osciloskop však zobrazuje časově rozvinutý průběh napětí na vstupních svorkách, což umožňuje odečítání špičkové hodnoty napětí, stejně jako tvaru signálu, frekvence, nebo šířky pulsů. Přesnost těchto měření je však citelně nižší, než u přístrojů specializovaných. Střední a efektivní napětí Střední hodnotou střídavého napětí s a efektivní hodnotou střídavého napětí e jsou veličiny definované vztahy: s e 1 = T 1 = T T u( t) dt, (1) T u 2 ( t) dt, (2) kde T značí periodu a u(t) okamžitou hodnotu napětí v čase t. Voltmetry a ampérmetry vždy udávají efektivní hodnotu. Při sinusovém průběhu napětí je efektivní hodnota e =, (3) 2 kde je špičková hodnota (amplituda) napětí.

Voltmetr nastavený na měření stejnosměrného napětí měří jeho střední hodnotu. Střídavé napětí můžeme usměrnit například pomocí jednocestného usměrňovače. Střední hodnota usměrněného napětí je potom: s =. (4) π Filtrace napětí Obr. 1 Jednocestný usměrňovač s filtrací Toto napětí je sice stejnosměrné, ale pulsující. Můžeme ho vyhladit (filtrovat) připojením kondensátoru o kapacitě C paralelně k zatěžovacímu odporu R z (viz. obr.1). Kondensátor se nabije při náběhu pulsu napětí a potom se vybije přes odpor R z s časovou konstantou R z C. Mezi dvěma pulsy je časový průběh u na odporu R z : u t = RzC ( t) exp. (5) Budeme-li předpokládat, že časová konstanta je mnohem menší než doba mezi jednotlivými pulsy, pak lze vztah (5) rozvinout do řady a vzít první dva členy: u t = RzC ( t) 1. (6) Kvalita filtrace je charakterizována činitelem filtrace k f =, (7) Kde je špičková hodnota střídavé složky usměrněného napětí. Pro jednocestný usměrňovač je činitel: RzC k f =. (8) t

Voltampérová charakteristika diody Obr. 2 Zapojení pro měření voltampérové charakteristiky Na ose y osciloskopu měříme napětí na odporu a na ose x napětí na diodě. Zeyerovy diody můžeme pozorovat jev, kdy se v závěrném směru náhle zmenší odpor diody. Výsledky měření Úkol 1 Tab.1: Napětí na svorkách transformátoru eo e 9, ±,2 6,36 ±,14 6,65 ±,5 špičkové napětí změřené oscilátorem, chyba odhadnuta ze šířky dílků na osciloskopu eo efektivní napětí na osciloskopu za předpokladu sinusového průběhu napětí e efektivní napětí změřené voltmetrem, chyba je dána fluktuacemi hodnoty napětí, neboť ty byly větší než chyba přístroje Úkol 2 Tab. 2: Závislost stejnosměrného napětí na filtrační kapacitě C [µf] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 [V] 2,7 5, 6,25 6,82 7,15 7,36 7,53 7,65 7,73 7,79 7,84 Chyba napětí je,5 V, vznikla odhadem podle fluktuací napětí a je větší než chyba přístroje

Graf 1: Závislost stejnosměrného napětí na filtrační kapacitě 8 7 6 [V] 5 4 Naměřené hodnoty 3 2 2 4 6 8 1 C [µf] Co značí tato závislost? Proč je proložení právě toto? 1 % špičkového napětí je,84 V, toto je pro tuto část hodnota střídavé složky usměrněného napětí Tab.3: Závislost kapacity na odebíraném proudu C [µf] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 R k [kω] 16 18 2 23 27 32 4 54 8 I [µa] 51 465 49 355 39 257 26 153 14 τ [ms] 16 157,5 16 161 159 16 16 162 16 σ τ [ms] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 Stejný počet míst R z hodnota zatěžovacího odporu, chyba odhadnuta na 1 kω, při této změně již nebylo možné pozorovat rozdíl na osciloskopu I odebíraný proud, chyba byla odhadnuta z chyby ampérmetru a osciloskopu na 2 µa τ časová konstanta σ τ chyba časové konstanty, z chyby odporu

12 Graf 2: Závislost kapacity na odebíraném proudu C [µf],5τ [ms] 9 6 3 Závislost C na I Závislost τ na I 2 4 6 I [µa] Očekávaná hodnota Úkol 3 Na osciloskopu jsem odečetl napětí na diodě při procházejícím proudu 2 ma. Pro vakuovou diodu to bylo (5,4 ±,4) V. Pro Zenerovu diodu (,62 ±,4) V. Hodnota Zenerova napětí je (8,4 ±,4) V. Chyby těchto měření pochází z šířky dílků osciloskopu. Graf 3: Voltampérová charakteristika Zenerovy diody I [ma] 2 1-1 -8-6 -4-2 2 [V] -1-2 -3

Graf 4: Voltampérová charakteristika vakuové diody 25 2 15 I [ma] 1 5-2 2 4 6 8 [V] Pozn. Je zřetelný tzv. proud naprázdno, který způsobují elektrony emitované katodou s dostatečnou rychlostí, aby dosáhly anody při nulovém napětí. Jeho hodnotu jsem změřil jako přibližně,6 ma Diskuse Největším zdrojem chyb během celého měření bylo odečítání hodnot z obrazovky osciloskopu dané poměrně velkými mezerami mezi dílky stupnice. V první úloze se efektivní napětí měřené voltmetrem nerovná efektivnímu napětí spočteného ze vztahu (3). Je to způsobeno tím, že napětí nemělo sinusový průběh, jak předpokládá vztah. Toto bylo i viditelné na osciloskopu, kde bylo možné rozpoznat uříznutí vrcholů sinusoidy. Bylo to způsobeno magnetickým nasycením jádra cívky transformátoru. Dá se předpokládat, že na následující měření to mělo nezanedbatelný efekt. Závislost stejnosměrného napětí na filtrační kapacitě vykazuje očekávaný asymptotický nárůst k hodnotám kolem 8 V, což je hodnota maximálního napětí zmenšeného o úbytek napětí na diodě. Naměřená hodnota stejnosměrného napětí při C = F, jež činila (2,7 ±

,5) V, souhlasí se špičkovou hodnotou napětí změřeného osciloskopem (8,4 ±,4) V vztahem (4), kterým vychází hodnota stejnosměrného napětí (2,67 ±,13) V. Závislost filtrační kapacity i časové konstanty na protékajícím proudu se ukázala jako lineární resp. v případě časové konstanty konstantní. Voltampérové charakteristiky diod odpovídaly předpokladům potvrdilo se, že vakuovou diodou prochází proud i při nulovém napětí a že Zenerovou diodou teče proud při jistém napětí (Zenerově) i v závěrném směru. Není diskuse, alebrž závěr. Závěr Pomocí osciloskopu jsem změřil špičkovou hodnotu napětí na sekundáru transformátoru a porovnal ji s efektivní hodnotu změřenou voltmetrem (tab. 1). Změřil jsem závislost stejnosměrného napětí na filtrační kapacitě na jednocestném usměrňovači (graf 1, tab. 2) a závislost filtrační kapacity na odebíraném proudu při konstantní střídavé složce napětí (graf 2, tab. 3). Do grafů (3,4) jsem zakreslil voltampérové charakteristiky vakuové diody EZ81 a Zenerovy diody KZ73. Literatura [1] R. Bakule, J. Šternberk: Fyzikální praktikum II., SPN, Praha