DREVÁRSKA FAKULTA
Katedra fyziky, elektrotechniky a aplikovanej mechaniky
Predmet: Elektrotechnika v POB
Laboratórna úloha č. 2: Meranie hodnôt obvodových prvkov s využitím PC
Akad. rok: Dátum:
Vypracoval: Prevzal:
Meranie hodnôt obvodových prvkov s využitím PC
Prístroje a pomôcky:
rezistor, cievka, kondenzátor, digitálny multimeter M-3650D s pripojením na PC, kábel sériovej linky RS 232C, PC Pentium s programom METEX.
Teória:
Impedancia Z (zdanlivý odpor) je vo všeobecnosti definovaná podľa vzťahu:
(1)
Kde U je fázor napätia a I je fázor prúdu. Výraz je podobný Ohmovmu zákonu s tým rozdielom, že impedancia je na rozdiel od odporu komplexné číslo.
Hodnota (veľkosť) impedancie obvodu tvoreného sériovým spojením odporu R, cievky L a kondenzátora C sa vypočíta podľa vzťahu:
(2)
kde R je hodnota odporu rezistora, L je indukčnosť cievky, C je kapacita kondenzátora a ω je hodnota uhlovej frekvencie (podľa ω = 2πf, kde f je hodnota frekvencie prúdu alebo napätia).
Rezonančná frekvencia (pre sériové spojenie RLC a paralelné spojenie LC) sa vypočíta podľa vzťahu:
(3)
Cieľ:
odmerať hodnoty vybraných obvodových prvkov a vypočítať hodnoty impedancie a rezonančnej frekvencie pre sériové zapojenie (pri rôznych hodnotách frekvencie). Ukázať možnosti spolupráce meracieho prístroja s počítačom PC.
Pracovný postup:
1. Na počítači PC spustíme program pre komunikáciu s multimetrom M-3650D METEX (podľa pokynov vedúceho cvičenia).
2. Stlačením sieťového tlačidla (červené) zapneme multimeter. Otočný prepínač nastavíme na príslušný rozsah danej meranej veličiny. Pomocou meracích káblikov odmeriame hodnotu odporu rezistora a údaj z monitora dáme do tabuľky. Dbáme pritom na typ zobrazenej veličiny (vrátane predpony).
3. Podobným postupom odmeriame hodnotu indukčnosti cievky a kapacitu kondenzátora.
4. Z nameraných hodnôt vypočítame impedanciu sériového obvodu pre každú z piatich frekvencií a rezonančnú frekvenciu.
5. Vypočítané hodnoty zapíšeme do tabuľky. Do protokolu uvedieme výsledky výpočtov a odôvodníme, prečo sú rozdielne hodnoty týchto impedancií (napriek tomu, že sa hodnoty meraných prvkov nemenili).
6. Do záveru uvedieme, aký trend (nárast alebo pokles) mala hodnota impedancie vzhľadom na zmenu frekvencie a vzhľadom na rezonančnú frekvenciu.
7. K protokolu priložíme grafickú závislosť impedancie na použitej frekvencii elektrického prúdu.
Tabuľka nameraných hodnôt
Por.č.
|
R (Ω)
|
L (H)
|
C (F)
|
fr (Hz)
|
f (Hz)
|
Z (Ω)
|
1
|
|
0,04
|
|
|
500
|
|
2
|
|
0,04
|
|
|
1000
|
|
3
|
|
0,04
|
|
|
2800
|
|
4
|
|
0,04
|
|
|
8000
|
|
5
|
|
0,04
|
|
|
15000
|
|
Výpočty impedancií (Z1 až Z5 pre zadané hodnoty frekvencií) a výpočet rezonančnej frekvencie (fr). Na výpočty použite kalkulačku alebo vhodný počítačový program.
Príloha: grafická závislosť impedancie na použitej frekvencii elektrického prúdu (z hodnôt v tabuľke). Grafy môžete vyhotoviť na mm papieri alebo v niektorom z počítačových programov - napríklad v programe MS EXCEL.
|
