Режим тренировки Edu
Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.Трудно представить современную жизнь без резистора, электрического переключателя, конденсатора, полупроводникового диода, универсального измерительного прибора мультиметра, батарейки, секундомера и т. д.
Любую (почти любую) физическую величину необходимо уметь измерять, хотя бы оценочными, простыми методами. Попытки измерения физических характеристик тех или иных приборов способствуют более глубокому пониманию их работы, выяснению их достоинств и недостатков. Чистое же книжное знакомство с перечисленными выше приборами приводит к формализации знаний, идеализации представлений о сложнейших особенностях работы и применения в электронике диода, конденсатора, электрического ключа.
В данной работе вам предоставляется не паханное поле деятельности – творите, выдумывайте, пробуйте!
В каждой части приведите схему измерений, краткое теоретическое описание, результаты измерений и их обработку.
а) сопротивление мультиметра при измерении напряжения до 20 В;
Нарисуй схему, где источник и по очереди включаемые известные резисторы образуют делитель напряжения, а вольтметр подключён как в измерительном положении к верхней точке делителя. Наблюдай, как меняются показания вольтметра при подстановке резисторов разного номинала.
Запиши уравнение для делителя напряжения, учитывая, что вольтметр имеет собственное сопротивление
- Собери схему и для нескольких значений внешнего сопротивления измерь напряжение источника
и показания вольтметра при соответствующих подключениях. - Запиши для каждого случая уравнение делителя напряжения, в котором фигурирует
как параллельное сопротивление к одному из резисторов. - Сравни два таких уравнения, полученных при разных внешних резисторах, чтобы исключить неизвестное напряжение источника или получить систему уравнений для
. - Выразите
из полученной системы уравнений.
б) прямое и обратное сопротивление полупроводникового диода
Подключи диод последовательно с ограничивающим резистором к батарейке и вольтметру; меняй величину последовательного резистора, чтобы изменить ток через диод, и измеряй падение напряжения на нём. Для обратного включения меняй полярность и используй большое сопротивление.
Воспользуйся законом Ома для вычисления тока через известный последовательный резистор и определяй динамическое сопротивление диода как отношение измеренного напряжения на диоде к этому току. Повтори измерения для разных токов и для обратного направления.
- Собери схему с батарейкой, последовательно подключенными известным R и диодом; вольтметр измеряет падение на диоде.
- Для каждого выбранного R измерь напряжение на диоде
и напряжение источника , вычисли ток через цепь через (по закону Ома для падения на R). - Вычисли для каждого режима
и проследи зависимость от тока; повтори аналогично при обратном включении, используя большое R. - Вырази
(в прямом и в обратном направлениях) из полученной серии измерений.
в) сопротивление утечки электролитического конденсатора.
Примечания:
В данном задании оба мультиметра использовать только при положении переключателя для измерения напряжения в диапазоне до 20 В.
Приборы позволяют получить оценочные величины сопротивлений, поэтому численные значения сопротивлений округлить до одной значащей цифры.
При подключении электролитического конденсатора в цепь необходимо соблюдать полярность! Реальный конденсатор можно представить в виде схемы изображенной на рисунке.
Не подключать полупроводниковый диод без резистора к батарейке!
Заряди электролитический конденсатор от батарейки, соблюдая полярность, затем подключи вольтметр и следи за изменением показаний с течением времени.
Модель конденсатора включает его ёмкость и параллельный резистор утечки; при подключении вольтметра получится эквивалентный RC-цепь с известным входным сопротивлением вольтметра. Используй закон зарядки/разрядки конденсатора и делитель напряжения в установившемся режиме.
- Подключи конденсатор к батарейке на короткое время, затем подключи вольтметр и зафиксируй начальное напряжение
и установившееся через достаточно большое время . - Знай входное сопротивление вольтметра
(из пункта а) и запиши, что в установившемся режиме напряжение определяется делителем между и сопротивлением утечки конденсатора. - Составь уравнение для стационарного деления напряжения и (при желании) для экспоненциального перехода с постоянной времени
. - Вырази сопротивление утечки
из полученной системы уравнений.