Hur man arbetar med mätuppgifterna
Hur man kopplar och mäter
Experimentkretsarna kopplas med lösa komponenter på en kopplingsplatta (Bread Board) för lödfriaanslutningar.
Kopplingspunkterna 1 - 64 har var och en 5 anslutningar. Rad 1-A-B-C-D-E är t ex en kopplingspunkt med 5 "anslutningshål".
De horisontella raderna har vardera 25 anslutningshål.
Fördirektanslutningavmätinstrumenttillkomponenterna rekommenderas ”lätta” mätkablar och testpinnar så att de inte losnar från plattans anslutningspunkter.
25 anslutningspunkter
För anslutning av spänningsmatning är vanliga laboratorikablar med banankontakter kopplade tillkortetslabhylsorettbraval.Labhylsornaansluts i sin tur med enkeltråd (EKUX 0,28mm2) tillkortetskopplingspunkter.
Exempel:Betraktaelschematochuppkoppling! LinjernamellanschematochkomponenternavisarvilkenresistorsomärR1 respektiveR2.Lägg märketillhurR1 ochR2 förbunditsmedvarandra ikopplingspunkt17.
Material och komponenter
Resistorer 5%
250mW eller mer
()
Obs! Effekten
1..............56 5W
Potentiometermedaxel 1........1klinjär/250mW
Kondensatorer
1.............0,01F
1.............0,1F
1.............0,22F
1.............0,33F
Induktanser
1.............0,1mH/100 1.............0,1H/480
Batterier
3............1,5V R14 3...........Batterihållare
Kopplingsmaterial
1.........Kopplingsplatta
Byglingstråd
5......... Mätprobar,röda
5......... Mätprobar,svarta
4satser/ 16elever
Magnetövningsmaterial
Antal
2.....Järnstav50x10x5mm
1.....VP-rör,50cm/d=25mm
1.....Provmagnetellerkompass
1.....Burkjärnfilspån
1.....LackisokeradCu-tråd d=20mm
1.....Litenstavmagnet
Övrigt
Antal
1.....Nättransformator220/ 12V(eller24V)5-40VA
1.......Nätsladdmednätkontakt
1......Säkringshållare
1.......Säkringar50mA-2A
1.......Relä12V(eller24V) 3slutandekontakter
2.......Tvålampor12(eller24V) 1......Återfjädrandeslutande strömbrytare
1......Återfjädrandeöppnande strömbrytare
100m...Enkeltrådig1,5mm2 Cu-ledare
1......Lampor12(eller24V)/ 5-10W
1......Lampa220V/40W
(k
Resistansmätning 2
Närduärklarskalldukunnamätaresistanser,avläsafärgkoden, redogöraförpotentiometernsfunktionochbestämmadessaktuellainställningmedresistansmätning.
1 Analogmultimeter
1 Digitalmultimeter
Mätprobarellerkopplingssladdar
12 ResistoreriE12-serienfrån100till1000
1 Potentiometermedlinjärskala,1000
UPPGIFTER
1.Monteratillfälligtdetolvresistorerna itabell 2-1genomatttejpafastdempåresultatbladetellerstickaanslutningarnagenompappret.Notera färgerna och bestäm värdena för alla de 12 resistorerna med hjälp av deras färgkod. Beräkna och notera också hur mycket resistorernas procentuellatoleransmotsvarari .
2. Mät resistorernas värden, först med den analogamultimeterndäreftermeddendigitala.Glöm inte att kontrollera -skalans nollställning före mätningen. För den analoga multimetern görs också en kontroll vid ändring av mätområde. Skrivinmätresultatenitabell2-1.
4.MätresistansenmellanAochCochanteckna -värdet.Vridpåaxelntillmittuttaget förattse om värdet mellan A och C ändrar sig. Bekräfta dinaobservationergenomattväljaettavalternativeniparanteserna.
5.Vridaxelnsålångtdetgårmotändanslutning A.Mät och anteckna resistansvärdet mellan B ochAochdäreftermellanBochCutanattändraaxelnsläge.Summeradärefterdebådamätresultatenochnoterasvaret.
3. Vänd potentiometern så att axeln pekar motdig enligt bild. Bestäm att mittuttaget kallas B, denenaändanslutningenförAochdenandraför C.Detspelaringenrollvilkenändanslutningsom blirAellerCsålängedeheterdetsammagenom helamätövningen.
6.Vridaxelnåtmotsatthåll,dvsmotC-anslutningensålångtdetgår.Upprepadärefteruppgiftenipunkt5.
7. Vridaxelns lägeungefärentredjedel tillbaka frånCmotA.MätochantecknadärefterresistansenmellanA-BochB-Cutanattförändraaxelns läge.Summeratillsistdebådamätresultatenoch noteraresultatet
Resultat mätuppgift 3
Uppgift 3 & 4
Tabell 3-1
Objekt Ledare eller isolator?
Resistor
30 cm Cu-ledning
30 x 1 cm
Al-remsa
30 cm pvc-plast
Radergummi
Blyertsstift
10 cm papper
10 cm tape
Uppgift 5
Uppmätt ledningsresistans________________
Uppgift 6
Uppmättledningsdiameter_________________
Uppgift 7
Beräknadledningsarea_____________________
Uppgift 8
Beräknadledningsresistans________________
Uppgift 9
Skillnaderiuppmättochberäknadledningsresistans
Uppgift 10
Uppmättavärden
Resistans______________________________
Längd_________________________________
Diameter______________________________
Uppgift 11 & 12
Beräknadevärden
Tvärsnittsarean_________________________
Resistiviteten___________________________
Uppgift 13
Sammanställningavledningsmaterialurkatalogerochproduktblad.
Ohms lag
NärduärklarskalldukunnaanvändaOhmslagförattkunnaförutsägamätresultat.
UTRUSTNING
2Multimetrar
1Spänningsaggregat
3 Resistorer470,1k,1,5k /alla250mW
1Koplingsplattamedtillbehör
UPPGIFTER
1.Mätochantecknaresistorvärdena.
2.Antagatt470-resistornanslutsienmätkrets enligtbild.BeräknaströmmenmedOhmslagdå spänningen U är 0, 2, 4, 6, 8 och 10V. Använd deuppmättaresistorvärdetiberäkningarna.Antecknaberäkningsresultatenitabell7-1.
5.Upprepapunkt2,3och4med1k-resistorn. Anteckna beräknings-och mätresultateni tabell 7-2.
6.Upprepapunkt2,3och4med1,5k-resistorn. Anteckna beräknings-och mätresultateni tabell 7-3.
7. För in de uppmätta strömvärdena från tabell 7-1,7-2och7-3ikoordinatsystemetsförstakvadrant. Börja med att sätta ut storhets- och enhetsbeteckningarvidaxlarna.Noteraresistorvärdenainvid respektivegraf.
8.Visamed streckadelinjerhurgrafernaskaritasomdutänkerdigattmätningenupprepas med omvändpolaritetpåspänningskällan.
9.Avläsströmmenidengrafduritatför1k-resistornvid1,3,5,7och9V.Förinvärdenaitabell7-4.
10.Beräknaresistansenförvarjeavlästströmvärdeenligtuppgift9.Antecknaitabell7-4.
3.Kopplauppkretseniuppgift2med470-resistorn och mät strömmen genom resistorn för varjespänningsvärdeitabell7-1.Förindeuppmättaströmvärdenaitabellen.
4.Jämförberäknadeochuppmättaströmvärden. Ärdetstoraskillnadermåstedukontrolleradina beräkningarochmätvärden.
Anteckningar
Uppgift 1
EnligtfärgkodenUppmättavärden
R1 =470
R2 =1k
R3=1,5k
Uppgift 2, 3 & 4
Tabell 7-1
Uppgift
Uppgift 5
Tabell 7-2
Uppgift 6
Tabell 7-3
Spänningskällor
Närduärklarskalldukunnaberäknaochmätaspänningskällorsinreresistans,emkochpolspänning.
UTRUSTNING
3Oanvändabatterier1,5V
1Batterihållare
1Multimeter
3 Resistorer100,47,22,10 /250mW
1Kopplingsplattamedtillbehör
Anmärkning: Mätövningen görs med torrbatterier på grund av deras relativt höga inre resistans, vilket gör mätövningen lättare. Andra typer av spänningskällor beter sig generellt på samma sätt.
UPPGIFTER
1.Markerabatteriernamedsiffrorna1,2och3.
2. Anslut multimetern till plus-och minuspolen på batteri nummer 1, men anslut inte någon annanbelastning.Komihågattenobelastadspänningskällas polspänning är ungeför lika med emk:n.Antecknamätvärdet.
Anmärkning: Följande mätningar skall utföras så snabbt som möjligt för att batterierna inte ska urladdas och därmed förändra den inre resistansen.
3.Anslutiturochordningdefyraresistorernaparallellt med multimetern. Avläs polspänningens värde vid varje belastning och anteckna resultaten.
4.BeräknabelastningsströmmenförvarjebelastningmedOhmslag.Antecknaresultateten.
5.BeräknaRi förvidvarjebelastningsströmsom beräknatsiuppgift4medekvationhärunderoch antecknaresultaten.
R E U
I
6.Beräknaett"medel-Ri"avresultateniuppgift 5ochnoteraresultatet.
7.Upprepauppgift2till6meddebådaandrabatterierna.
8. Seriekoppla alla tre batterierna. Beräkna den förväntade polspänningen och inre resistansen med ledning av mät- och beräkningsresultaten i uppgifterna2tillochmed7.Antecknaresultaten.
9.Kontrollmätseriekopplingenensemkochinre resistans på samma sätt som i uppgifterna 2 till 5, men endast med 100:s resistorn. Anteckna resultaten.
10. Jämför värdet av seriekombinationens uppmättaochberäknadeRi.Noteradinaobservationer.
Resultat mätuppgift 16
Uppgift 2 & 3
Batterinr1Polspänning
vidtomgång= _________________________
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Uppgift 4
Batterinr1Beräknadbelastningsström
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Uppgift 5
Batterinr1Beräknadinreresistans
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Uppgift 6
Medelvärdetavdeninreresistansen=_______
Uppgift 7
Batterinr2Polspänning
vidtomgång= _________________________
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Beräknadbelastningsström
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Beräknadinreresistans
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Medelvärdetavdeninreresistansen=_______
Batterinr3Polspänning vidtomgång= _________________________
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Beräknadbelastningsström
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Beräknadinreresistans
medRL =100 _________________________
medRL =47 _________________________
medRL =22 _________________________
medRL =10 _________________________
Medelvärdetavdeninreresistansen=_______
Uppgift 8, 9 & 10
Batteri1,2och3iserie
Beräkantvärde Uppmättvärde Emk__________________________
Ri ____________ ______________
Beräknadeochuppmättavärden..........................
Effektanpassning 17
Närduärklarskalldukunnaberäknaochexperimentellt verifieraeffektanpassning.
UTRUSTNING
1 Spänningsaggregat
2 Multimeter
12 Resistorer10,22,33,47,56, 68,82, 100,150,220,330och470 /250W
1 Resistor56 /1Wellermer
UPPGIFTER
1.Kopplaenexperimentellspänningskällaenligt kretsschemat och kopplingsbilden, men anslut intenågonbelastning(RL)ännu.
AnledningentillvaletavsåstortRi (56)äratt experimentetannarsskullekonsumeramereffekt änvadstandardutrustningklarar av.Spänningsaggregatetsegeninreresistansenpånågrahundradelsohmärförsumbarjämförtmed56:s resistorn.
2. Justera emk:n, dvs spänningsaggregatets utspänningmellanAochBikretsschemat,till8V.
3. Anslut 10:s resistorn till den experimentella spänningskällans terminaler, C och D, i serie medamperemetern.
4.AvläsströmmenochpolspänningenUP mellan CochDochantecknamätvärdet.
5.Beräknaeffektutvecklingen ibelastningsresistansenRL medekvation15.3(PL =UP IL )
6.Upprepa uppgift3,4och 5föralla övrigaresistorersomlistats iresultatbladet.
7. Ritamed ledningav resultateni uppgift3 till ochmed6engrafsomvisarhurPL beroravRL.
8.RitaengrafsomvisarhurUPberoravRLidet aktuellaexperimentet.
9.RitagrafsomvisarhurILberoravRL.
10.Beskrivmedegnaordvadgrafernavisar.
Anteckningar
Experimentkretsen:Detstabiliseradespänningsaggregatetfungerarsomemkoch56:sresistorn sominreresistans.CochDärdenexperimentella spänningskällansanslutningspoler.
Resultat mätuppgift 17
Uppgift 4, 5 & 6
Uppmättavärden Beräknat
Uppgift 7, 8 & 9
Uppgift
Induktion 20
Närduärklarskalldukunnaredogöraförinduktionsbegreppet.
UTRUSTNING
1SpolenpåVP-rörfrånavsnitt18
1Permanentstavmagnetsom kanfallagenom VP-röret
1Voltmetermedmittcentreradvisareellerom sådanintefinns,envanligmultimeter.Detgår ävenbraattanvändaettoscilloskop.
1Spänningsaggregat
1Varierbarresistans(reostat)100/1A
1Mindrenättransformator220/12V(eller24V)
UPPGIFTER
1.Anslutdenmittcentreradevoltmetern(elleromsådanintefinns en vanlig multimeter alternativt ett DCkopplat oscilloskop) enligtbildenbredvid
2. Låt stavmagneten falla genom VP-röret med spolenmednordpolenifallriktningenochdäreftermedsydpolen.Vetduintevilketsomärnordrespektive sydpol provar du med olika fallriktningarändå.Observeravoltmeternsutslagvidflera fall. Justera mätområde efter behov samt luta VP-röret för att minska fallhastigheten.. Notera dinaiakttagelser.
3. Tag fram transformatorn. Kalla 12V:s-lindningenförN1 och220V:s-lindningenförN2
4. Koppla en experimemtkrets enligt bilden här nedanför. Spänningsaggregatet ansluts till 12VlindningeniseriemedR1 = 0 och med strömbegränsarenpåungefär1,5A.Voltmeternansluts direkttill220V-lindningeninställdpå50Veller mer.
5. Justera spänningsaggregatet så att strömmen blir1AgenomN1
6.HållströmmengenomN1 på1Akonstantoch avlässpänningenöverN2.Justeratilldetkänsligasteområdetefterhand.Antecknadinaobservationer.Ställtillbakavoltmeternpå50V:s-områdetnärduärklar.
7. Kontrollera att strömmen i 12V-lindningen kanvarierasmedR1.Komihåghurdugörföratt ökarespektiveminskaströmmen.
8. Observera voltmeterutslagets riktning då du ökar respektive minskar strömmen i N1. Notera dinaiakttagelser.
9. Använd högerhandsregeln för att kontrollera om den inducerade spänningens polaritet överensstämmer med teorin. För att klara uppgiften måste du veta lindningsriktningen hos transformatorn.
10.Finnerduattdeninduceradeemk:nharmotsattriktningmotvadsomangivitsilärobokenber författarenattfågratuleratillupptäcktenavenny naturlag.
Resultat mätuppgift 20
Uppgift 2
DåstavmagnetenfickfallagenomVP-röretgjorde voltmetern (visarutslag) (inget visarutslag).
Närlikströmmenändradesfrån0Atill1Anågorlundafortindikeradevoltmeternmedett(positivt visarutslag)(negativtvisarutslag)____________
Voltmeterutslaget var (både positivt och negativt) (enbart positivt) (enbart negativt) _____
Voltmeternsvisarutslaggickåt(samma)(olika) håll då strömmen ökade respektive minskade__
Omstavmagnetenföllmednord-ellersydpolen först visade sig (genom att voltmeterutslagets riktningändrades) (inte alls i voltmeterutslaget)
Uppgift 6
Närdetflötenkonstantlikströmpå1AgenomN1 indikerade voltmetern som kopplats över N2 (nollvolt)(enstorspänning)(enlitenspänning)
Uppgift 9
Transformatornslindningsriktningarkundeidentifieras.Medledningavvoltmeternsutslagverifierades att högerhandsregeln (stämmer) (inte stämmer)_______________________________
Uppgift 8
Närlikströmmenändradesfrån1Atill0Anågorlundafortindikeradevoltmeternmedett(positivt visarutslag)(negativtvisarutslag)____________
Transformatorns lindningsriktningar kunde inte identifieras.Detgickdärförinteattverifierahögerhandsregeln ________________________
Kondensatorn upp- och urladdning23
Närduärklarskalldukunnamätakapacitansochattförutsägaochmätakondensatorspänningensstorlekvidupp-ochurladdningsförloppienRC-krets.
UTRUSTNING
2Kondensatorer0,1F,0,01F/16Vellermer
2Resistorer10k,1k /250mW
1Funktionsgenerator
1Oscilloskop
1LCR-brygga
UPPGIFTER
1.Mät resistorernasochkondensatorernaskapacitansvärde med enLCR-meter och noteramätresultaten(anmärkning:LCR-metrarärsåenkla att använda att någon föregående presentation inteansetts nödvändig).
Experimentskretsen
Vid mätning av kondensatorspänningens uppochurladdningskurvamotsvararfunktionsgeneratornsfyrkantspulsertill-ochfrånkopplingaven likspänningskälla. Upp- och urladdningsförloppetkandärmedupprepastillräckligtsnabbtföratt studerasmedoscilloskop.
Anmärkning:Observeraattbådefunktionsgeneratorn och oscilloskopet har samma jordanslutning. Villman"titta"på spänningenöverresistornärdetbästasättet att låta kondensatornoch resistornbytaplats imätkretsen.
2.KopplauppexperimentkretsenmedC=0,1F ochR=10k.
3.Beräknatidskonstantenmeddeuppmättavärdena.Noteraresultatet.
4. Ställ in funktionsgeneratorn så att fyrkantspulsens toppvärde är 1V om möjligt och så att pulstiden(tP)blir6till7tidskonstanter.
5.JusteraoscilloskopetsåattkanalAvisarentill tvåfyrkantspulserochsåatttriggningenskerpå pulsensframkant.
6.JusterakanalBsåattkondensatornsupp-och urladdningskurvablirsynlig.
7.Ritaavkurvornapåoscilloskopskärmenskalenligt.Angetime/div-ochV/div-inställningarna underbilden.
8.Mäthurlångtiddettarattladdakondensatorn till 63% av slutvärdet, dvs till fyrkantspulsens toppvärde.Antecknaresultatet.
9. Mät hur lång tid det tar till spänningen över kondensatorn är lika stor som fyrkantspulsens toppvärde.Noteramätresultatet.
10.Mäthurlångtid dettarförkondensatornatt laddaursig63%.Antecknaresultatet.
11.Mäthurlångtiddettartilldesskondensatorspänningär0Vvidurladdning.Noteraresultatet.
12. Upprepa uppgifterna 2 till och med 11 men medC=0,01FochmedR=1k
13. Visade mätningarna att kondensatorspänningenladdatstill63%påentidskonstant T=RC? Antecknadinaobservationer.
14.Visademätningarnaattkondensatornladdats respektiveurladdatspåentid=5T ?Noteradina observationer
Resultat mätuppgift23
Uppgift 1
VärdeenigtmärkningUppmättvärde
C=0,1F______________________________
C=0,01F_____________________________
R=10k ______________________________
R=1k._______________________________
Uppgift 3
R = ______ C =______
TidskonstantenT=RC=__________________
Uppgift 7
Time/div=____________________________
V/div=_______________________________
Uppgift 8 & 9
Tidföruppladdningtill63%avslutvärdet
T=___________________________________
Tidföruppladdningtill100%avslutvärdet
T=___________________________________
Uppgift 10 & 11
Tidför63%urladdningavbegynnelsevärdet
T=___________________________________
Tidför100%urladdningavbegynnelsevärdet
T=___________________________________
Uppgift 12 (3)
R = ______ C =______
TidskonstantenT=RC=__________________
(Uppgift 12 / 7 - Upp- och
urladdningskurvan )
Time/div=____________________________
V/div=_______________________________
(Uppgift 12 / 8 &9)
Tidföruppladdningtill63%avslutvärdet
T=___________________________________
Tidföruppladdningtill100%avslutvärdet
T=___________________________________
(Uppgift 12 / 10 & 11)
Tidför63%urladdningavbegynnelsevärdet
T=___________________________________
Tidför100%urladdningavbegynnelsevärdet
T=___________________________________
Uppgift 13 & 14
Mätningarna visade att 63% upp- eller urladdningtogmer/mindre/precisentidskonstant?
Mätningarna visade att 100% upp- eller urladdningtogmer/mindre/precisfemtidskonstanter?
Växelspänning 24
När du är klar skall du kunna mäta karakteristiska värden hos växelspänningar med multimeter och oscilloskopsamtrelateradeuppmättavärdenatillvisarochvågdiagram.
UTRUSTNING
1FunktionsgeneraUTRUSTNING
1Funktionsgenerator
1Multimeter
1Oscilloskop
3 Resistorer,1k,1,5k,2,2k /250mW
UPPGIFTER
1.Kopplaenexperimentkretsenligtschemat.
10. Jämför de uppmätta värdena i 4 med de beräknadevärdenai9.NoteraomOhmslaggäller förresistivalikströmskretsar.
11. Kontrollmät att spänningen mellan Aoch B är10Vmedmultimetern.
12.Kopplaoscilloskopetparallelltmedmultimeternochmätspänningenstoppvärde.Tips:lättastesättetattmätatoppvärdetärattmätatopp-tilltopp-värdetochdeladettamed2.Noteradetuppmättatoppvärdet.
13. Dela det uppmätta toppvärdet med 2 och noteradetberäknadeeffektivvärdet.
14.Jämfördetavmultimeternvisadeeffektivvärdetpå10Vmed detberäknandetoppvärdetfrån punkt 13. Notera om effektivvärdet är lika med toppvärdetdelatmedrotenurtvå.
2.Ställfunktionsgeneratornsfrekvenspå100Hz.
3.AnslutmultimeternmellanpunkternaAochB förmätningavU1.Justerafunktionsgeneratorns utspänningtills10Vkanavläsaspåmultimetern. Observera att multimetern ska vara inställd för växelspänningsmätning.
4.AnvändmultimeternförattmätaeffektivvärdenaU2,U3 ochU4.Noteramätresultaten.
5.SummeraU2,U3 ochU4 frånuppgift4.NoteraresultatetochjämförmedU1.
6.Angeom(U1=U2 +U3 +U4)gällerförenresistivväxelströmskrets.
7. Ställ in multimetern för växelströmsmätning ochkoppladeniseriemedresistorerna.
8.MätströmmenseffektivvärdeIochnoteraresultatet.
9. Beräkna spänningsfallen U2, U3 och U4 med OhmslagU=I R.Antecknaresultaten.
15. Rita en skalenlig sinuskurva för växelspänningen över alla tre resistorerna. Välj själv skalor.Ledning:börjamedatträknautspänningens momentanvärden vid 30°, 60°, 90°, 120° och 150°medekvationhärunder. u u sin
16. Ritaen skalenligsinuskurva förströmmen i samma vågdiagram som spänningskurvan. Välj självlämpligströmskala.Ledning:beräknaförst (î)medOhms lagochdärefterströmmensmomentanvärdenvidsammavinklarsomipunkt15.
17. Upprepa punkterna 2 till och med 16, men med funktionsgeneratorn inställd på 1000Hz. Gör ett eget mätprotokoll på liknande sätt som resultatbladet.
18.NoterapåresultatbladetomOhmslaggällde ävenvidfrevensändringenfrån100till1000Hz?
Resultat
Uppgift 3-4-5-6
InställtvärdeU1 =10V
UppmättavärdenU2 =_______________
U3 =_______________
U4 =_______________
BeräknatvärdeU2+U3+U4 =_________
Blev summan av delspänningarna lika med den totalaspänningen?
Uppgift 15
Uppgift 8-9-10
UppmättvärdeI= ________________
BeräknadevärdenU2 =_______________
U3 =_______________
U4 =_______________
Visar mätresultat och beräkningar att Ohms lag gäller för resistiva växelströmskretsar? Motiverasvaret:
Uppgift 18
GälldeOhmslagfördenresistivakretsenävendå frekvensenändradesfrån100till1000Hz?
Anteckningar
Uppgift 11-12-13-14
MultimeterU1 =______________
Oscilloskop û= ______________
BeräknatvärdeU1 =______________
Visar det beräknade värdetav U1 att toppvärdet delatmedrotenurtvåärlikamedeffektivvärdet?
Kapacitiv reaktans 25
Närduärklarskalldukunnaberäknaochmätakapacitansochkapacitivreaktanshosenenkelkondensatorsamtiserie-ochparallellkretsarmedenbartkondensatorer.
Utrustning
1Funktionsgenerator
2Multimetrar
1Kapacitans-ellerLCR-meter
3Kondensatorer0,1F,0,22F,0,33F/16V
UPPGIFTER
1.MätkondensatornskapacitansmedLCR-meter.
2.Kopplaenexperimentkretsenligtschemat.
9.Ställfunktionsgeneratornsfrekvenspå500Hz och justera utspänningen till 10V. Avläs strömmenochnoteraresultatet.
10.Beräknadettotalareaktans-ochkapacitansvärdetförserikombinationenmedhjälpavOhmslag, ochmätvärdenafrånuppgift9.Noterasvaren.
11.Kopplabortseriekondensatorernafrånmätkretsenochanslutdem,fortfarandeiserie,tillkapacitansmätaren.Mätochnoteradentotalakapacitansen.Kopplademdärefteråtertillmätkretsen.
12.Beräknadelspänningarnameddetströmvärdesomuppmättsiuppgift9.Noteraresultaten.
3.Ställfunktionsgeneratornsfrekvenspå100Hz ochökautspänningensåattströmmenblir1mA. Mät och anteckna spänningen över kondensatorn.
4.BeräknaXC medhjälpavOhmslagochmätvärdenafrånuppgift3.Noterasvaret.
5. Ställ i tur och ordning in övriga frekvenser somangivitsiresultatbladet,ochutförmotsvarande mätningar och beräkningar vid de olika frekvenserna.Antecknaresultaten.
6.RitaengrafsomvisarhurXC beroravfrekvensen.
7.Kopplauppseriekretsenenligtschemat.
13.MätdelspänningarnaUC1,UC2 ochUC3 med en multimeter. Kontrollera att spänningen från funktionsgeneratornär10Vochattf=500Hzvid varjemätning.Skrivinmätresultaten.
14.Kopplauppparallellkretsenenligtschemat.
15.BeräknatotalareaktansenXT ochdentotalaka-
8.Beräknakretsenstotal-ochdelreaktanservid f=500Hz med de uppmätta kapacitansvärdena. Skrivinresultaten.
pacitansenCT .Delreaktansernaochkapacitansvärdenahämtasfrånuppgift8och1.Noterasvaren.
16.Ställfunktionsgeneratornsfrekvenspå500Hz och justera utspänningen till 10V. Avläs strömmenochnoteraresultatet.
17.Beräknadettotalareaktans-ochkapacitansvärdetmedvärdenafrånuppgift16.Noterasvaren.
18. Koppla bort parallellkondensatorerna från mätkretsen och anslut dem till kapacitansmätaren.Mätochnoteradentotalakapacitansen.
19. Jämför beräknade och uppmätta värden och kommenteraöverensstämmelseoch skillnader.
Resultat mätuppgift 25
Uppgift 1
Kapacitansvärdenenligtmärkning uppmätt
0,1F _______
0,22F _______ 0,33F _______
Uppgift 3
UC (vidf=100HzochI=1mA)__________V
Uppgift 4
XC vidf=100Hz______________________
Uppgift 5
f=200Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
f=400Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
f=800Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
f=1600Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
f=3200Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
f=6400Hz,I=1mA,UC =____V,XC =____
Uppgift 6
Uppgift 8
BeräknadevärdenXC1 =______________ XC2 =______________
C3 =______________ XT =______________
Uppgift 9 & 10 & 11
UppmättavärdenU=10V,IC =______
XT beräknatmedOhmslag=______________
CT beräknatmedekv.25.1=_______________
CT uppmättmedkapacitansmätare=__________
Uppgift 12 & 13
BeräknadevärdenUC1 =______________
UC2 =______________
UC3 =______________
UppmättavärdenUC1 =______________
UC2 =______________
UC3 =______________
Uppgift 15
BeräknadevärdenXC1 =______________
XC2 =______________
XC3 =______________
ekv25.6XT =______________
ekv25.7CT =_______________
Uppgift 16 & 17 & 18
UppmättavärdenU=10V,IC =______
XT beräknatmedOhmslag=______________
CT beräknatmedekv25.1=_______________
CT uppmättmedkapacitansmätare=__________
Uppgift 19 __________________________________ __________________________________
RL - & RC-seriekretsar 27
Närduärklarskalldukunnaredogöraförbegreppetfasförskjutning,beräknaochmätaström,spänning,impedansochfasförskjutning.
UTRUSTNING
1Funktionsgenerator
1Oscilloskop
1LCR-meter
1Kondensator0,1F
4Resistorer10 ,470,1k,2,2k /250mW
UPPGIFTER
1. Mät kondensatorn och alla resistorerna med LCR-meternochnoteravärdenairesultatbladet.
2.BeräknaXC förfrekvensen1kHzmeddetuppmättakapacitansvärdet.Noterasvaret.
3. Beräkna impedansen Z vid f = 1kHz för tre serikretsar enligt schemat här nedan, med C = 0,1FochR=470 respektive0,1Foch1k, 0,1Foch2,2k.Skrivuppsvaren.
men likavälsom uM . Vi bortser dock från detta ochprovarresonomangetmedenmätresistoride följandeuppgifterna.
Intresserade läsarekan upprepa mätövningarna utanmätresistornRM,ochmätadirektövermätobjektetsRsamtjämföraresultaten.
4.BeräknaströmmenIgenomvarjekretsomden pålagdaspänningenUär8V.Noterasvaren.
5. Beräkna UC och UR förvar och en av kretsarnaiuppgift3.Antecknasvaren.
6.Ritaspänningstrianglarförrespektivekrets.
7.Beräknafasförskjutningsvinkelnjförrespektivekrets.Noterasvaren.
8.Kopplauppseriekretsenmed0,1Foch470 och en mätresistor RM = 10 enligt bilden till höger.
Anmärkning:IRC-kretsenbehövermanegentligen inte använda sigaven mätresistor eftersom spänningen(uR =i R)ärenavbildningavström-
9. Mät och beräkna fasförskjutningen så som beskrivitsiläroboken.AntecknaperiodtidenT, tidsdifferensen t för nollgenomgångarna och denberäknadefasförskjutningen.
10.Upprepauppgifterna8och9fördetvåandra seriekretsarna då resistansen ändrats från 470 till1k respektive2,2k
Resultat mätuppgift 27
Uppgift 1
VärdeenligtmärkningUppmättavärden
C=0,1F C=___________
R= 10 R=___________
R=470 R=___________
R=1k R=___________
R=2,2k R=___________
Uppgift 2 XC vidf=1000Hz_______________________
Uppgift 3
Seriekrets1
C=_________R=_________Z=_________
Seriekrets2
C=_________R=_________Z=_________
Seriekrets3
C=_________R=_________Z=_________
Uppgift 4
Strömmeniseriekrets1=_________________
Strömmeniseriekrets2=_________________
Strömmeniseriekrets3=_________________
Uppgift 5
Seriekrets1,UC =________UR =________
Seriekrets2,UC =________UR =________
Seriekrets3,UC =________UR =________
Uppgift 6
Seriekrets1
Seriekrets2
Seriekrets3
Uppgift 7
Beräknadfasförskjutningsvinkeln
Seriekrets1, =_________________________
Seriekrets2, =_________________________
Seriekrets3, =_________________________
Uppgift 9 & 10
Uppmättfasförskjutning
Seriekrets1,T=_____ t=______ =______
Seriekrets2,T=_____ t=______ =______
Seriekrets3,T=_____ t=______ =______
Faskompensering & parallellresonans30
Närduärklarskalldu kunnaberäknaochmätaströmmar,impedansochfasförskjutningvidfaskompenseringochiparallellresonanskretsar.
UTRUSTNING
1Oscilloskop
1Funktionsgenerator
1Induktansspole0,1mH/100
2Kondensatorer0,1F,0,01F
1Mätresistor10 /250mW
UPPGIFTER
1. Mät kapacitanserna, spolens induktans, dess lindningsresistans samt mätresistorn med en LCR-meter.Noteraresultateniresultatbladet.
2. Beräkna ström och fasförskjutning i experimentkretsensinduktivaseriegrenvidf=50kHz, utan hänsyn till mätresistorn, som om RM = 0
Noterasvaren.
3.Beräknadeninduktivaströmmenshorisontalkomposant (ISH ) och vertikalkomposant (ISV ). Noterasvaren.
4.Beräknakapacitansvärdet förfullfaskompenseringmedekvation30.1.Antecknaresultaten.
5.Kopplaenbartuppexperimentkretsensinduktivagrenutanattanslutanågonkondensator.
6.MätdenokompenseradeinduktivagrenströmmenmedhjälpavRM.Noteraresultatet.
7.Kopplainenkondensatormedungefärdetvärdesomberäknadesipunkt4.
8.MätdenfaskompenseradekretsensmatningsströmmedhjälpavRM.Antecknamätvärdet.
9. Koppla in kondensatorn på 0,01F i experimentkretsen.
10. Beräkna resonansfrekvensen med ekvation 29.5och30.2.Noteraberäkningsresultaten.
11. Beräkna resonansimpedansenZR med ekvation30.3.Antecknaresultatet.
12. Variera matningsspänningens frekvens runt resonansfrekvensen samtidigt som spänningen överRM observeras. Noteraspänningsvärdetoch denfrekvensdåspänningenblirminimum.DennafrekvensärresonansfrekvensenfR
13. Beräkna matningsströmmen vid resonans medspänningsvärdetöverRM frånpunkt12och antecknaresultatet.
14. Beräkna resonansimpedansen med hjälp av strömvärdetfrånpunkt13.
Resultat mätuppgift
Uppgift 1
VärdenenligtmärkningUppmättavärden
C=0,1F C=___________
C=0,01FC=___________
L=0,1H/10 L=___________
R=10 R=___________
Uppgift 2
InduktivagrenströmmenIS =_______________
Fasförskjutningen S
Uppgift 3
Vertikalkomposanten ISV =______________
Horisontalkomposanten ISH =______________
Uppgift 4
Cberäknatmed ISV =____________
Cberäknatmedekvation30.1=____________
Uppgift 6
Uppmättmatningsströmförefaskompensering I=____________________________________
Uppgift 8
Uppmättmatningsströmefterfaskompensering
I=____________________________________
Uppgift 10
Resonansfrekvensenberäknadmed
ekvation29.6fR =_____________________
ekvation30.2fR =_____________________
Uppgift 11
Resonansimpedansenberäknadmed
ekvation30.3ZR =___________________
Uppgift 12
Uppmättresonansfrekvens fR =___________
SpänningövermätresistornRM =___________
Uppgift 13
Uppmättmatningsströmmenvidresonans
I=____________________________________
Uppgift 14
Uppmätt/beräknadimpedansvidresonans
ZR =__________________________________
Extrauppgift
Mät matningsströmmen med hjälp av RM vid minst fyrafrekvenserpå varderasidanom resonansfrekvensen. Välj självfrekvenser.Beräkna Zvidrespektivefrekvens.Ritaengrafsomvisar hurZberoravfrekvensen. f= __________I=_________Z=_________ f= __________I=_________Z=_________ f= __________I=_________Z=_________ f= __________I=_________Z=_________
fR =__________I=_________Z=_________
f= __________I=_________Z=_________
f= __________I=_________Z=_________
f= __________I=_________Z=_________
f= __________I=_________Z=_________
FACIT till MÄTUPPGIFTERNA
Resultat mätuppgift 7
Uppgift 1
EnligtfärgkodenUppmättavärden
R1 =470 ___470±24
R2 =1k __1000±50
R3=1,5k __1500±75
Uppgift 2, 3 & 4
Tabell 7-2 R = 470
U(V) I(A) I(A)
Beräknat Uppmätt
0_________0,0000____Ungefär som beräknat
2__________0,0043______________________
4__________0,0085______________________
6__________0,0128______________________
8__________0,0170______________________
10_________0,0213______________________
Uppgift 5
Tabell 7-3 _R=1k
U(V) I(A) I(A)
Beräknat Uppmätt
0__________0,0000___Som beräknat ________
2__________0,0020______________________
4__________0,0040______________________
6__________0,0060______________________
8__________0,0080______________________
10_________0,0100______________________
Uppgift 6
Tabell 7-4 R=1,5k
U(V) I(A) I(A)
Beräknat Uppmätt
1__________0,0000___Som beräknat ________
2__________0,0013______________________
4__________0,0027______________________
6__________0,0040______________________
8__________0,0053______________________
10_________0,0067______________________
Uppgift 7 & 8
Uppgift 9 & 10
Tabell 7-5 1k
U(V) I(A) I(A)
Avlästigraf Beräknat
1__________0,0010_____________0,0010____
3__________0,0030_____________0,0030____
5__________0,0050_____________0,0050____
7__________0,0070_____________0,0070____
9__________0,0090_____________0,0090____
ANTECKNINGAR
Resultat mätuppgift
Uppgift 1
VärdeenigtmärkningUppmättvärde
C=0,1F_______________0,1±0,02F____
C=0,01F______________0,01±0,002F__
R=10k ______________10000±500
R=1k.________________1000±50
Uppgift 3
R = 10k C =0,1F
TidskonstantenT=RC=_____0,001s_______
Uppgift 7
Time/div=_____1ms/div_______________
Uppgift 12 (3) R = 1k C =0,01F
TidskonstantenT=RC=____10ms_________
(Uppgift 12 / 7 - upp och urladdningskurvan)
V/div=_______0,5V/div_______________
Uppgift 8 & 9
Tidföruppladdningtill63%avslutvärdet
T=_______________1ms________________
Tidföruppladdningtill100%avslutvärdet
T=_______________5ms________________
Uppgift 10 & 11
Tidför63%urladdningavbegynnelsevärdet
T=_______________1ms_________________
Tidför100%urladdningavbegynnelsevärdet
T=_______________5ms_________________
Time/div=__________10s/div________
V/div=____________0,5V/div__________
(Uppgift 12 / 8 & 9)
Tidföruppladdningtill63%avslutvärdet
T=_________________10s______________
Tidföruppladdningtill100%avslutvärdet
T=_________________50s______________
(Uppgift 12 / 10 & 11)
Tidför63%urladdningavbegynnelsevärdet
T=_________________10s_____________
Tidför100%urladdningavbegynnelsevärdet
T=_________________50s_____________
Uppgift 13 & 14
Mätningarna visade att 63% upp- eller urladdningtogmer/mindre/precisentidskonstant?
Precis en tidskonstant _________
Mätningarna visade att 100% upp- eller urladdningtogmer/mindre/precisfemtidskonstanter?
Precis fem tidskonstanter _______
Resultat mätuppgift 26
Uppgift 1
Induktansspolenslindningsresistans =__50
Obs! Frekvensen 10 x vad som angivits i boken
Uppgift 3
f=1000HzU=___5,1V___I=__20mA__
f=2000HzU=__10,1V___I=__20mA__
f=3000HzU=__11,3V___I=__15mA__
f=4000HzU=__10,0V___I=__10mA__
f=5000HzU=___6,3V___I=___5mA__
Uppgift 4
f=1000HzXL=________256
f=2000HzXL=________503
f=3000HzXL=________752
f=4000HzXL=_______1002
f=5000HzXL=_______1251
Uppgift 6
XL bestämdesbästvidfrekvensen___500Hz___ därför_att lindningsresistansen då är minst i förhållandetillXL _________________________
Uppgift 5
f=1000HzZ=________261
f=2000HzZ=________505
f=3000HzZ=________754
f=4000HzZ=_______1003
f=5000HzZ=_______1252
Uppgift 7 & 8
L-värdet
Beräknatmedekvation31.1______40mH____
UppmättmedLCR-brygga___Som beräknat __
Uppgift 9
Beträffande kurvan för Z:s beroende av frekvensen (uppgift 5) så borde den kröka något, men eftersom lindningsresistansen är så liten i förhållande till XL syns det inte med den aktuella skalan
I övrigt bör beräknade och uppmätta värden ha god överensstämmelse. Om inte bör du kontrollera dina resultat.
Resultat mätuppgift 30
Uppgift 1
VärdenenligtmärkningUppmättavärden
C=0,1F C=___0,1F__
C=0,01F C=___0,01F__
L=0,1H/10 L=0,1mH/10
R=10 R=___10 ___
Uppgift 2
InduktivagrenströmmenIS =______30,3mA__
Fasförskjutningen S
Uppgift 3
Vertikalkomposanten ISV =_____28,9mA___
Horisontalkomposanten ISH =_____9,21mA__
Uppgift 4
CberäknatmedISV =_________0,092 0,1F
Cberäknatmedekvation35.1=___0,101F__
Uppgift 6
Uppmättmatningsströmförefaskompensering
I=_____________30,3mA_______________
Uppgift 8
Uppmättmatningsströmefterfaskompensering
I= storleksordningen av ISH , dvs 9,21mA___
Uppgift 10
Resonansfrekvensenberäknadmed
ekvation35.3fR =_______158357Hz_____
ekvation34.6fR =_______159155Hz_____
Uppgift 11
Resonansimpedansenberäknadmed
ekvation35.4ZR =______1000 ________
Uppgift 12
Uppmättresonansfrekvens fR =158357Hz
SpänningövermätresistornRM =u t-t =30mV
Uppgift 13
Uppmättmatningsströmmenvidresonans
I=_________________0.99mA____________
Uppgift 14
Uppmätt/beräknadimpedansvidresonans
ZR = i närheten av 1k
Extrauppgift
Mät matningsströmmen med hjälp av RM vid minst fyrafrekvenserpå varderasidanom resonansfrekvensen. Välj självfrekvenser.Beräkna Z vid respektive frekvens. Rita en graf som visarhurZberoravfrekvensen.
f= 200kHz I=_________Z=_________
f=190kHz I=_________Z=_________
f=180kHz I=_________Z=_________
f=170kHz I=_________Z=_________
fR =158kHz
I=_________Z=1k
f=150kHz I=_________Z=_________
f=140kHz I=_________Z=_________
f=130kHz I=_________Z=_________
f=120kHz I=_________Z=_________
Impedanskurvans principiella utseende. Endast ZR har beräknats.