Материал: Методическое руководство к лабораторным работам № 2 и № 7 по дисциплине Электротехника и электроника для студентов направления подготовки 11.03.03. Матвеев Б.В., Поветко В.Н
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра радиотехники
107-2017
МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО
к лабораторным работам № 2 и № 7 по дисциплине" Электротехника и электроника"
для студентов направления подготовки 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (направленность «Проектирование и технология
радиоэлектронных средств») очной формы обучения
|
λ |
|
λ |
|
|
|
|
e(t) |
RН |
e(t) |
RН |
|
x |
|
x |
Воронеж 2017
Составители: канд. техн. наук Б.В. Матвеев, д-р техн. наук В.Н. Поветко, д-р техн. наук И.И. Малышев
УДК 621.396 ББК 32.85 я7
Методическое руководство к лабораторным работам № 2
и№ 7 по дисциплине "Электротехника и электроника" для студентов направления подготовки 11.03.03 «Конструирование
итехнология электронных средств» (направленность «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Б.В. Матвеев, В.Н. Поветко, И.И. Малышев. Воронеж, 2017. 21 с.
Вработе изложены методические указания и порядок выполнения лабораторных работ “Процессы в RC-цепи при гармоническом воздействии” и “Исследование стационарных процессов в длинной линии”. Приводятся краткие теоретические сведения, схемы, лабораторные задания, контрольные вопросы.
Предназначено для студентов второго курса.
Ил. 21. Библиогр.: 2 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. В.П. Литвиненко
Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. Б.В. Матвеев
Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017
2
УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Режим техники безопасности определяется общими правилами, установленными для лабораторных работ на кафедре радиотехники. В частности, в процессе выполнения лабораторной работы запрещается вскрывать панели лабораторного стенда и производить самостоятельно отключение и включение сетевых шнуров и шлангов измерительных приборов. Включение и выключение высокочастотного генератора осуществляет преподаватель или лаборант. Переключение нагрузок длинной линии производится при выключенной установке. Включать сетевые тумблеры можно только после разрешения преподавателя.
После пятиминутного прогрева приборов можно приступить к выполнению лабораторных экспериментов.
Лабораторная работа № 2
ПРОЦЕССЫ В RC ЦЕПИ ПРИ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Цель работы: изучение процессов в линейной RC-цепи при гармоническом воздействии.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Линейная электрическая цепь состоит из элементов R, L, C и источника гармонической ЭДС е(t). Соединение элементов R, L, C может быть последовательным и параллельным. Под воздействием источника энергии е(t) в элементах R, L, C протекает гармонический ток i(t). Величины е(t) и i(t) называются мгновенными значениями ЭДС и тока.
При протекании тока i(t) через элементы R, L, C на них образуются соответственно падения напряжения uR(t), uL(t), uC(t). Мгновенное значение ЭДС записывается в виде
е(t) = Emcos(ωt±ϕ0). Здесь Еm – максимальное значение, ω –
угловая частота, ϕ0 – начальная фаза. Графическое изображение е(t) представлено на рис.1.
Наименьший промежуток времени, по истечении которого наблюдается повторение мгновенных значений, называется
периодом Т. Величина f = 1/Т называется циклической частотой и измеряется в герцах, в отличие от угловой частоты ω = 2πf, измеряемой в радианах в секунду.
ϕ0 – начальная фаза, определяемая величиной смещения гармонической функции относительно начала координат, может быть отрицательной, как на рис.1, и положительной, как на рис. 2.
ϕ0<0 e(t)=Emcos(ωt-ϕ0)
Em
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωt |
||
|
|
|
|
|
|
|
ωt |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
Рис. 1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e(t)=Emcos(ωt-ϕ0) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ϕ0>0 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
ωt |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2
Сдвиг гармонического колебания вправо относительно начала координат соответствует отставанию по фазе, а сдвиг влево соответствует опережению по фазе. На рис. 3 показано
2
два напряжения, из которых u1(t) опережает по фазе напряже-
ние u2(t).
Гармоническое колебание u(t) можно представить в виде вектора на плоскости. Так, например, колебание u(t) =
=Umcos(ωt±ϕ) представляется в виде (рис. 4).
u1(t)
u2(t)
0 |
t |
|
Рис. 3
_
Um
|
+ ϕ |
0 |
- ϕ |
_
Um
Рис. 4
Положительная фаза + ϕ откладывается против часовой стрелки, а - ϕ – по часовой стрелке. Совокупность векторов, построенных с соблюдением их взаимной ориентации по фазе, называется векторной диаграммой.
3