Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова» Лабораторная работа №1 Измерение вольтамперной характеристики резистора. Основные понятия исследования потенциальной диаграмы электрической схемы. Выполнил студент группы ИВТ-11-21: Портнов Олег Сергеевич, Принял: Доц. к.т.н Григорьев В.Г Чебоксары, 2021 Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, резистор, миллиамперметр., вольтметр, соединительные провода. Цели работы: 1)Измерить вольтамперную характеристику резистора. 2) Исследовать потенциальную диаграму электрической схемы. Провертить теоретически значения, полученные в результате опыта. Краткая теория: ВАХ — это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ. Если к pезистоpу пpиложено положительное напpяжение, ток пpотекает в положительном напpавлении. Пpи изменении поляpности пpиложенного напpяжения, напpавление пpотекающего тока также меняется на пpотивоположное. Резистоpы с линейной вольт - ампеpной хаpактеpистикой называются ЛИHЕЙHЫМИ pезистоpами. В отличие от аналогичных элементов, напpимеp, ваpистоpов, теpмистоpов, у котоpых вольт - ампеpная хаpактеpистика имеет нелинейный хаpактеp. Такие pезистоpы называются HЕЛИHЕЙHЫМИ. Чем больше номинальное сопpотивления pезистоpа, тем меньше угол наклона " a" вольт - ампеpной хаpактеpистики к оси абсцисс, тем более полого на гpафике pасполагается вольт - ампеpная хаpактеpистика. Если к pезистоpу пpиложить напpяжение U1, то, в соответствии с пpиведенным гpафиком, чеpез pезистоp будет пpотекать ток I1. Точку А пpинято называть pабочей точкой. Ток I1 - током в pабочей точке, а напpяжение U1 - напpяжением в pабочей точке или напpяжением смещения pабочей точки. Потенциальной диаграммой называется графическое изображение распределения электрического потенциала вдоль замкнутого контура в зависимости от сопротивления участков, входящих в выбранный контур. Для построения потенциальной диаграммы выбирают замкнутый контур. Этот контур разбивают на участки таким образом, чтобы на участке находился один потребитель или источник энергии. E1 – ЭДС источника, R1 , R 2 , R 3 – сопротивления резисторов. Напряжние можно расчитать как по закону Ома, так и как разность потенциалов. Так как резисторы соединены последовательно, то общее сопротивление для замкнутого контура равно R общ = R1 + R 2 + R 3 . В замкнутой системе везде один и тот же ток, получаем I = Ход работы 1) Измерение вольтамперной характеристика резистора. (Рис.1 Схема для измерения ВАХ резистора) V, В 0,56 1,12 1,64 2,55 -0,37 -0,88 -1,51 -2,08 (Табл.1 результаты измерений) A, мА 0,15 0,30 0,45 0,70 0,10 -0,24 -0,42 -0,58 E1 Rобщ . (Рис.2 Чертеж ВАХ) 2) Основные понятия исследования потенциальной диаграмы электрической схемы. (Рис.2 Чертеж электрической цепи) Экспериментальные данные: № 1 2 3 4 φ 0 11,94 5,94 2,65 E1 = 11,6 В Номиналы резисторов: R1 = 3,6 кОм, R 2 = 2,0 кОм, R 3 = 1,6 кОм. Расчёт: Пусть φ1=0. R общ = R1 + R 2 + R 3 = 3,6 кОм + 2,0 кОм + 1,6 кОм = 7200 Ом Найдем потенциал точки 2: 1) U=E=11,6 В 2) U=φ2-φ1 3) φ2=E=11,6 В Далее найдем потенциал точки 3: 1) 𝑈𝑅1 =I*R1 2) 𝑈𝑅1 =φ2-φ3 E 11,6 В∙3600 Ом φ3=I*R1 = φ2 − 1 ∙ R1 = 11,6 − = 11,6 − 5,8 = Rобщ 7200 Ом 5,8 ВДалее найдем потенциал точки 4: 1) 𝑈𝑅2 = I*R 2 2) 𝑈𝑅2 =φ3-φ4 3) φ4=φ3- E1 Rобщ ∙ R 2 =5,8− 11,6 В∙2000Ом 7200 Ом = 5,8-3,22=2.57 В Сравним полученные теоретически значения потенциалов точек со значениями, полученные в результате опыта. № точки φ теор. φ практ. 1 0 0 2 11,94 11,6 3 5,94 5,8 4 2,65 2,57 Причина отличия теоретических расчётов от экспериментально полученных значений заключается в том, что при расчётах мы принимали все элементы реальной цепи за идеальные их модели, не учитывая внутреннее сопротивление источника и проводов. Также номиналы резисторов могут отличаться от реального значения. Выводы: Измерили ВАХ резистора и построили ее график. Изучили основыне понятия электротехники, потенциальную диаграмму электрической схемы. закон Ома,
