Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника»




НазваниеМетодические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника»
страница1/6
Дата публикации18.05.2013
Размер0,82 Mb.
ТипМетодические указания
pochit.ru > Информатика > Методические указания
  1   2   3   4   5   6


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ НАУК И

ТЕХНОЛОГИИ БЕЗОПАСНОСТИ
КАФЕДРА ИЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО КУРСУ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

Для специальности 075400 «Комплексная защита объектов информатизации»

Москва, 2007
Составитель: к.ф.-м.н., доцент Федюкин И.В.

ОГЛАВЛЕНИЕ




Введение




1

Лабораторная работа № 1.
Расчет цепей постоянного тока с использованием ЭВМ

6

2

Лабораторная работа № 2.
Восстановление периодических сигналов по их амплитудным

спектрам с использованием ПЭВМ

10

3

Лабораторная работа № 3.
Изучение частотно-избирательных цепей (фильтров)

14

4

Лабораторная работа № 4.
Изучение вольтамперной характеристики полупроводникового диода

21

5

Лабораторная работа № 5.

Изучение выпрямителей на полупроводниковых диодах

26

6

Лабораторная работа № 6.
Исследование характеристик усилителя на биполярном транзисторе

31

7

Лабораторная работа № 7.
Изучение принципа работы генератора гармонических колебаний

38

8

Лабораторная работа № 8.
Изучение принципа работы импульсного генератора

44

ВВЕДЕНИЕ
Лабораторный практикум является неотъемлемой и обязательной частью активной формы обучения студентов при освоении курса «Электротехника и электроника».

Перед началом выполнения лабораторных работ студент должен ознакомиться с правилами техники безопасности в учебной лаборатории и строго соблюдать их при работе с приборами и лабораторными установками.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты углубленно, самостоятельно изучают определенные теоретические принципы построения электронных устройств и получают навыки работы с измерительными приборами, аппаратурой, осваивают методики измерений и оценки точности получаемых результатов. По каждой выполненной лабораторной работе студент должен написать в отчете свое заключение, в котором необходимо отразить в краткой форме его понимание изученного раздела курса и анализ полученных результатов.

В результате выполнения каждой лабораторной работы студент должен:

  • изучить теоретические принципы построения радиоэлектронных устройств различного назначения;

  • научиться выполнять монтаж и наладку электронных схем, проводить измерения, оценивать величину погрешности и записывать конечный результат в соответствии с этой величиной, делать выводы из данных, полученных экспериментально, обобщать и представлять сжато информацию по выполненной работе.

^ ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Лабораторная работа содержит четыре основных этапа, каждый из которых оценивается преподавателем. После защиты лабораторной работы выставляется итоговая оценка за работу в целом.

1. Подготовка.

Перед каждым лабораторным занятием студент должен предварительно подготовиться к выполнению конкретной лабораторной работы согласно графику, установленному преподавателем. Подготовка включает в себя:

  • ознакомление с теорией изучаемой темы с составлением краткого конспекта в тетради для лабораторных занятий;

  • изучение принципов работы измерительной установки и методики измерений;

  • начало составления отчета, включающее подготовку таблицы для занесения результатов (см. п. 3).

Перед допуском к выполнению экспериментальной части работы преподаватель проверяет и оценивает готовность студента.

2. Выполнение эксперимента.

Перед включением установки необходимо проверить правильность ее монтажа в соответствии с описанием данной работы. После этого можно включить установку и приступить к необходимым измерениям. Результаты измерений заносятся в таблицы чернилами. Полученные результаты следует предоставлять преподавателю на подпись.

По завершении измерений установку следует отключить от источника питания и демонтировать, приведя в первоначальное состояние.

3. Составление отчета.

Отчет по каждой лабораторной работе составляется каждым студентом на сшитых листах, на которых указываются: дата выполнения, ФИО студента, группа, курс, название работы, ее цель, перечень используемых измерительных приборов и инструментов, таблицы экспериментальных данных.

Полученные конечные результаты, необходимые графики, расчеты искомых величин и оценка погрешностей, заключение по работе также записываются на лист их отчета.

4. Защита.

Преподаватель ставит оценку за отчет, учитывая правильность и аккуратность его составления. Затем происходит защита работы, в ходе которой студент должен показать знание изученных разделов курса, ясное понимание выполненного эксперимента, полученных конечных результатов путем ответа на соответствующие вопросы преподавателя, примеры которых приведены в конце описания каждой лабораторной работы - контрольные вопросы. В конце собеседования преподаватель оценивает защиту результатов лабораторной работы и выставляет оценку за данный этап и суммарную оценку за четыре этапа.

Каждая лабораторная работа оценивается из 100 баллов, которые распределяются между этапами следующим образом: подготовка - 10 баллов, выполнение эксперимента - 20 баллов, составление отчета - 35 баллов, защита - 35 баллов.

В итоговой оценке за текущий семестровый контроль средняя оценка за установленное число выполненных лабораторных работ учитывается с весом, предлагаемым преподавателем и утверждённым заведующим кафедрой, который сообщается студентам на первом занятии.

Пропуск лабораторного занятия по уважительной причине влечет за собой обязательное выполнение пропущенной работы в другое время до окончания графика в данном семестре. В случае отсутствия студента без уважительных причин в назначенный день защиты, он получает оценку «0» за защиту.

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ
Цель работы: освоить методику составления систем уравнений, описывающих сложные электрические цепи, и научиться их решать с помощью ЭВМ.
^ ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Существует несколько наиболее распространенных методов расчета сложных разветвлённых электрических цепей: метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора и др. (см., например, [1, 2]). Но наиболее универсальным и наиболее легко формализуемым является метод расчета с использованием правил Кирхгофа.

Для описания этого метода расчета введем несколько определений.

Назовем ветвью неразветвленный участок электрической цепи по которому, в соответствии с законом Ома, течет один и тот же ток. Узлом называется место, в котором соединяются три или более ветвей. Контуром называется любая замкнутая часть данной разветвлённой цепи.

Правила Кирхгофа формулируются следующим образом:

^ Первое правило. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в одном узле, равна нулю:



Физический смысл этого правила заключается в том, что в узлах электрических цепей не может происходить накопление зарядов: какой заряд подходит к узлу, такой и должен уходить от него. Если в электрической цепи содержится N узлов, то количество независимых уравнений, вытекающих из первого правила, равно N-1.

^ Второе правило. Алгебраическая сумма падений напряжений вдоль контура равна алгебраической сумме действующих в данном контуре ЭДС:



Физический смысл второго правила заключается в том, что суммарное падение напряжения в контуре равно нулю.

Общее количество независимых уравнений, которые можно составить на основании второго правила, равно количеству контуров в данной цепи минус один.

При составлении уравнений цепей с использованием правил Кирхгофа совершают обход вдоль контуров, приписывая токам и ЭДС источников положительные и отрицательные значения. Положительным направлением токов в ветвях будем считать такие, которые совпадают с выбранным нами направлением обхода контуров. Положительными будем, считать ЭДС таких источников, которые создают ток, направленный вдоль направления обхода.

Рассмотрим пример применения правил Кирхгофа для расчета электрической цепи на рис. 1.

Пусть цепь имеет следующие параметры: E1 = 10 В, Е2 = 20 В, Е3 = 30 В, R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом, R4 = 40 Ом.

На схеме, в соответствии с принятыми правилами, положительный полюс источника тока обозначен длинной тонкой чертой.

Для упрощения рассмотрения задачи, будем считать внутренние сопротивления источников тока равными нулю. Если внутренние сопротивления источников не равны нулю, то падение напряжения на них надо учитывать при составлении уравнении по второму правилу, рассматривая аналогично обычным сопротивлениям.



Рис. 1

Выберем для каждой ветви цепи направление тока (на рис. 1 изображены стрелками на ветвях). Этот выбор произволен: если мы не угадали правильное направление тока, в ответе результат будет с отрицательным знаком.

В данной цепи всего два узла B и D. Поэтому мы можем получить только одно независимое уравнение по первому правилу, например, для узла В:

I1 + I2 - I3 = 0. (1)

Положительными считаются токи, входящие в узел, а отрицательными — исходящие из узла.

Для составления независимых уравнений по второму правилу выберем два контура (из трёх), например, BDA и BCD. Выбираем направления обхода (на рис. 1 указаны круговыми стрелками внутри контуров).

Для контура BDA:

- I2  R3 + I1  R2 + I1  R1 = - E1. (2)

Ток I2 взят со знаком «минус» так как он направлен против выбранного направления обхода. ЭДС E1 тоже считается отрицательной, поскольку она стремится создавать ток в ветви, направленный против направления обхода.

Для контура BCD с использованием тех же принципов:

I3  R4 + I2  R3 = E2 – E3. (3)

Подставив численные значения E и R в уравнения (1, 2, 3) получаем систему трех уравнений с тремя неизвестными - токами I1, I2, I3.



Решая данную систему, получаем величины токов:

I1 = -10/33 A, I2 = 1/33 A, I3 = -3/11 A.

Знаки «минус» перед токами I1 и I3 указывают на то, что эти токи текут в противоположном (выбранному нами) направлении.

Описанные выше правила Кирхгофа могут быть применены и для расчета цепей переменного тока. В этом случае величины сопротивлений необходимо заменить комплексными импедансами.
^ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1. Получить у преподавателя номер варианта электрической схемы для расчета (см. рис. 2 и Таблицу 1). Нарисовать ее эквивалентную схему, исключив участки, имеющие бесконечное сопротивление.

  2. Составить на основании правил Кирхгофа систему уравнений для нахождения токов в ветвях, выбрав направления этих токов и обхода контуров.

  3. Решить систему уравнений с использованием программы "EUREKA".

  4. Включить персональный компьютер. На диске С:\ зайти в директорию EUREKA (C:\EUREKA). Запустить файл eureka.exe.

  5. Нажать Esc, для выхода в главное меню, и клавишами влево или вправо выбрать пункт EDIT; нажать клавишу Enter.

  6. В появившемся окне набрать систему уравнений (каждое уравнение на новой строке).

Примечание: запись системы уравнений осуществляется в стандартном для программирования виде типа:

X+Y+2*Z+T*(3^2.3)=12

X+Y+Z=2

Максимальное количество вводимых в строку символов равно 250.

  1. Нажать Esc, для выхода в меню, и клавишами влево или вправо выбрать пункт SOLVE главного меню.

  2. В открывшемся окне получить результат, и возможные погрешности.

  3. Выход из программы осуществляется через пункт File главного меню, подпункт Quit в ниспадающем меню.

  4. Написать заключение по работе, приведя в нем полученную эквивалентную схему, составленную по правилам Кирхгофа систему уравнений и полученные результаты ее решения.



^ ВАРИАНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

Рис. 2

Таблица 1. Варианты исходных данных к расчетным заданиям




ЭДС источников, В.

Сопротивления резисторов, Ом.




Е1

Е2

Е3

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

1

0

30

20

12

18

20

0

0

10

16



2

0

35

15

16

18

12

0

0

16

20



3

0

25

35

12

16

10

0

0

18

21



4

0

20

25

10

20

16

0

0

18

22



5

0

25

30

18

20

10

0

0

16

23



6

0

40

20

12

10

16

0

0

18

24



7

25

0

20

10

0

20



12

0

16

18

8

40

0

20

20

0

12



10

0

18

16

9

35

0

20

16

0

20



12

0

10

18

10

30

0

15

12

0

16



20

0

10

18

11

20

0

30

10

0

20



18

0

16

12

12

20

0

25

10



0

20

12

0

20

18

13

20

0

40

20



0

12

16

0

12

16

14

20

35

0

16



0

10

12

0

16

18

15

15

20

0

12



0

16

10

0

10

18

16

30

25

0

10



0

10

18

0

16

12

17

15

30

0

18



0

16

12

0

12

16

18

20

35

0

20



0

12

16

0

16

16

19

15

20

0

18



0

16

10

0

16

12

20

25

30

20

12



0



10

12

0

12

21

40

35

15

10



0



10

20

0

16

22

35

25

30

18



0



12

18

0

16

23

30

40

15

20



0



18

12

0

12

24

20

50

20

18



0



20

10

0

18

25

25

20

15

10



0



12

16

0

18



^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Дайте определение ЭДС источника.

  2. Сформулируйте законы Ома для участка и замкнутой цепи.

  3. Сформулируйте правила Кирхгофа.

  4. В каких случаях для расчета цепей удобнее применять метод контурных токов, а в каких - узловых потенциалов?


Литература


  1. И. И. Иванов, А.Ф. Лукин, Г.И. Соловьев. Электротехника. Основные положения, примеры и задачи. СПб.: Издательство «Лань», 2002. Глава 1.

  2. B. C. Попов. Теоретическая электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1990. Гл. 2.


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу Микропроцессорные системы
Составитель А. П. Жмакин. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Микропроцессорные системы», часть Курский государственный...
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «Электроника»
В лабораторных работах исследуются основные характеристики и параметры полупроводниковых диодов
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconС. В. Клементьева, С. В. Самохин Методические указания к лабораторным работам по курсу
Клементьева С. В., Самохин С. В. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Экономика предприятия». – М.: Мгту им. Н....
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «Электроника»
...
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «Электроника» (аналоговая техника) 2009 г
Цель работы: исследование одиночного усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером (ОЭ). Усилительный...
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по курсу «Программирование...
Методические указания предназначены для студентов инженерно-технических факультетов, изучающих программирование во 2-м семестре
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам Санкт-Петербург
Телевидение и обработка изображений: Методические указания к лабораторным работам / Сост.: В. Н. Семенов, С. М. Ибатуллин, Ш. Ш....
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconН. М. Светлов Задания и методические указания
С 27 Светлов Н. М. Задания и методические указания к лабораторным работам по курсу «Математическое моделирование и проектирование»...
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания к лабораторным работам по экологии рассмотрены...
Методические указания предназначены для студентов специальности 071900 «Информационные системы в технике и технологии». Методические...
Методические указания к лабораторным работам по курсу «электротехника и электроника» iconМетодические указания удк 519. 6
Лукина М. В. Методы приближенных вычислений: Метод указания к лабораторным работам. Спб., Спбгти (ТУ), 2002. — 40 с
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница