- Преподавателю
- Другое
- Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по основам электротехники
Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по основам электротехники
Раздел | Другое |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Махиня А.Г. |
Дата | 03.10.2015 |
Формат | doc |
Изображения | Есть |
Государственное образовательное учреждение СПО
КРАСНОДАРСКИЙ КОЛЛЕЖД ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
_____________________________________________________________________________
Рабочая тетрадь
по дисциплине
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ
для специальностей 230103 - АСУ и 230103.01 - ЗАС
Студента группы________________
Ф.И.О._______________________________
Электротехника:
-
Последовательное соединение резисторов.
-
Смешанное соединение резисторов.
-
Неразветвлённая цепь переменного тока.
-
Резонанс напряжений.
-
Исследование трёхфазной цепи при соединении потребителей энергии звездой
Электроника:
-
Исследование выпрямительного диода.
-
Исследование кремниевого стабилитрона.
-
Исследование транзистора в схеме с общей базой.
-
Исследование транзистора в схеме с общим эмиттером.
-
Исследование полевого транзистора.
-
Исследование транзисторно-транзисторной логики.
-
Исследование характеристик и параметров ЭСЛ.
-
Исследование логических элементов на КМДП - структурах.
-
Исследование фоторезистора.
-
Исследование светодиода.
Преподаватель дисциплины
«Основы электротехники и электроники»
Махиня А.Г.
Краснодар 2007 г.
Правила
внутреннего распорядка лабораторий
«Электротехники» и «Электроники»:
-
Выполнение лабораторных работ в лаборатории разрешается только после прохождения инструктажа по технике безопасности и росписи в специальном журнале, при этом студенты должны находиться в лаборатории без верхней одежды и головных уборов, а учащиеся дневного отделения - только в белых халатах.
-
Лабораторная работа выполняется непрерывно в течение одной пары.
-
На весь период лабораторных работ за каждым звеном (3 человека) закрепляется рабочее место, на котором они будут выполнять все работы по постоянному и переменному току.
-
Студенты обязаны иметь рабочую тетрадь на каждой лабораторной работе для занесения в неё показаний, снятых с приборов, выполнения расчётов и построения графиков.
-
В период занятий студентам категорически запрещается покидать свои рабочие места и ходить по лаборатории.
-
Категорически запрещено брать с соседних столов или переставлять на соседние столы приборы, регуляторы напряжения, соединительные провода и другую аппаратуру.
-
Сборку электрической цепи и выполнение лабораторной работы необходимо производить стоя. Стулья в это время должны находиться под стендами.
-
Категорически запрещено выдвигать съёмные блоки стенда, выкручивать плавкие предохранители и сигнальные лампы.
-
Включение электрической цепи (стенда) под напряжение можно производить только по персональному разрешению преподавателя, если нет других указаний.
-
После снятия показаний приборов стенд отключается, и студенты показывают результаты измерений преподавателю, а затем выполняют расчёты, вычерчивают графики и приступают к составлению отчёта, при этом электрическая цепь не разбирается.
-
При выполнении лабораторной работы на рабочем месте должен постоянно поддерживаться образцовый порядок и дисциплина.
-
После разборки электрической цепи все проводники собираются в жгут, а проводники со щупами закрепляются на вольтметре.
-
Каждое звено в конце работы обязано сдать своё рабочее место (стенд) преподавателю.
-
Студенты, пропустившие плановое лабораторное занятие или не успевшие закончить работу в срок, выполняют эту работу во внеурочное время.
-
Студенты, нарушившие правила техники безопасности или правила внутреннего распорядка, от работы отстраняются, направляются за допуском к заведующему отделения и проходят повторный инструктаж.
-
Студенты несут полную материальную ответственность за происшедшую по их вине порчу приборов и другого лабораторного имущества.
Лабораторная работа №1(2)
Последовательное соединение резисторов.
Цель работы:
Проверка на опыте особенностей последовательного соединения резисторов.
Схема опыта:
Д1 полупроводниковый диод
А ампрметр на 1-2А
V1, V2 вольтметры, в схеме на 150В, со щупами на 60В
R реостат на 30 Ом.
Таблица приборов:
Обознач.
Название прибора
Тип прибора
Намин. знач. и предельно допустимые
Цена деления
Класс точности
Заводской номер
А
амперметр
V1
вольтметр
V2
вольтметр
Результаты измерений
№ опыта
Измерить
Вычислить
U
В
I
А
U 2
В
U 3
В
U 5
В
R2
Ом
R3
Ом
R5
Ом
U 2
U 3
R2
R5
U 2
U 5
R2
R3
Rэк
Ом
1
2
3
Расчётные формулы:
Ui=I•Ri
Rэк=R2+R3+R5
Расчёты для 1 опыта:
В выводе:
1. Сделать заключение относительно:
-
распределения напряжений на резисторах при последовательном соединении.
-
соотношения между эквивалентным сопротивлением всей цепи и сопротивлениями отдельных резисторов.
2.Объяснить, как и почему изменяется напряжение на входе цепи (показания вольтметра V1) при изменении сопротивления резистора .R3.
Вывод:
Лабораторная работа №2(4)
Смешанное соединение резисторов.
Цель работы:
Исследовать вольтамперную характеристику цепи.
Проследить за изменением силы токов и падений напряжений на участках цепи при измерении сопротивления одного из участков и объяснить качественно наблюдаемые явления.
Схема опыта:
Д1 п./п. диод;
R реостат на 30 Ом;
А1 амперметр на 2,5 А;
А2 амперметр на 1 А;
А3 амперметр на 2 А;
V1 вольтметр на 15 В;
V2 вольтметр со щупами на 15 В;
Таблица приборов:
Обознач.
Название прибора
Тип прибора
Намин. знач. и предельно допустимые
Цена деления
Класс точности
Заводской номер
А1
амперметр
А2
амперметр
А3
амперметр
V1
вольтметр
V2
вольтметр
Результаты измерений:
U B
65
70
75
80
85
I1 A
Измерить
Вычислить
U B
I1
А
I2
А
I3
А
U 1
В
U 2
В
U 3
В
U 5
В
R1
Ом
R2
Ом
R3
Ом
R5
Ом
Rзк
Ом
I'1 А
U'
В
U''
В
80
80
80
Расчётные формулы: I'1=U/Rэк; U1=R•I2; U'=U1+U2;U2=I1•R2;
Rэк=R2+ R1(R3+ R5 )/( R1 +R3 +R5); U 3= I3• R3 ; U``= U 2 +U 3 +U 5; U 5= I3•R5
Расчёты для 1 опыта:
Вольтамперная характеристика всей цепи (I1 = f(u)):
В выводе по лабораторной работе дать объяснение почему:
-
показания первого амперметра равно сумме показаний второго и третьего амперметров;
-
напряжение U1 равно сумме напряжений U3 и U5;
-
показания вольтметра V1 равны сумме падений напряжений на резисторах R1 и R2.
Вывод:
Лабораторная работа №3(11)
Неразветвлённая цепь переменного тока.
Цель работы:
Изучить неразветвлённую цепь переменного тока, содержащую активное и реактивные сопротивления, при различных соотношениях индуктивного и емкостного сопротивлений; построить векторные диаграммы тока и напряжений и треугольники сопротивлений и мощностей.
Схема опыта:
A амперметр на 1-2A
V1, V2 -вольтметры на 150 В.
W ваттметр на 150 В, 2A
L катушка индуктивности на 220 (клеммы 2 и 3) сердечник не замкнут
R реостат на 30 Ом.
См магазин емкостей
Рекомендуется, при сборке электроцепи обмотку напряжения ваттметра двумя проводниками присоединить параллельно вольтметру, у которого есть проводники со щупами. В этом случае, при подключении щупов к различным участкам цепи, ваттметр и вольтметр V2 одновременно будут давать показания.
Таблица приборов:
Обознач.
Название прибора
Тип прибора
Намин. знач. и предельно допустимые
Цена деления
Класс точности
Заводской номер
А
амперметр
W
Ваттметр
V1
вольтметр
V2
вольтметр
Соотнош.
XL и XC
Участок цепи
Измерить
Вычислить
I
A
U B
P Вт
Z
Ом
Ом
X
Ом
Ua
В
Up
В
Q
Вар
S
В.А.
tgφ
φ град.
XL и XC
Реостат
Катушка
Конденсат
Вся цепь
XL и XC
Реостат
Катушка
Конденсат
Вся цепь
XL и XC
Реостат
Катушка
Конденсат
Вся цепь
Расчётные формулы: U=I•Z; P=I2•R; Z=; tgφ=X/R; φ=arctg X/R; S=U•I;
S=; Up=I•X; Ua=I•R
Векторные диаграммы тока и напряжений, треугольники сопротивлений и мощностей:
Вывод:_______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №4(13)
Резонанс напряжений
Цель работы: исследовать резонанс напряжений, снять резонансные кривые при изменении емкости, определить соотношения между сопротивлениями отдельных участков и падениями напряжений на них.
Схема опыта:
V вольтметр на 15 В
A амперметр на 0,25-0,5А
Vк Vс вольтметры на75В
L катушка однофазного трансформатора на 220В (клеммы 2-3) сердечник не замкнут
См магазин емкостей
Таблица приборов:
Обознач.
Название прибора
Тип прибора
Намин. знач. и предельно допустимые
Цена деления
Класс точности
Заводской номер
А
амперметр
V
вольтметр
Vс
вольтметр
Vк
вольтметр
Результаты измерений:
установить
измерить
Вычислить
С мкФ
U B
Uк В
Uс В
I А
Z Ом
Zк Ом
XL Ом
Xc Ом
Ua B
UL B
cosφ
12
13
15
13
17
13
19
13
20
13
21
13
22
13
23
13
25
13
27
13
30
13
Расчётные формулы: : cosφ=R/Z; Ua=I•R; UL=I•XL; Z=U/I; Zк=,где Rк=R=Zрезон.; так как Rc~0; Xс=Uc/I; Zк=Uк/I
Расчёты для одного опыта:
Построить:
-
Для трёх случаев векторные диаграммы напряжения и треугольники сопротивлений.
-
По данным наблюдений построить в масштабе на общем графике резонансные кривые: I, Uk, Uc
Вывод: ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №5(16)
Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей энергии звездой.
Цель работы: установить соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при различной нагрузке фаз. Выявить роль нейтрального провода. Построить векторную диаграмму.
Схема опыта:
V вольтметр на 300В
A1, A2, A3 амперметры на 0,25-0,5-1А
A0 амперметр на 1-2А
Таблица приборов:
Обознач.
Название прибора
Тип прибора
Намин. знач. и предельно допустимые
Цена деления
Класс точности
Заводской номер
А1
амперметр
А2
амперметр
А3
амперметр
А0
амперметр
V
вольтметр
Результаты измерений:
установить
Измерить
Вычислить
Характ
нагрузки
Состоян. Вз
IА
A
IВ
A
IС
A
UА
UВ
UС
UАВ
UВС
UСА
I0
A
U0
RА
Ом
R В
Ом
R С
Ом
PА
Вт
PВ
Вт
PС
Вт
P
Вт
RA=RB=RC
замкн
разомкн
RA≠RB≠RC
замкн
разомкн
RA=RBRC =∞
замкн
разомкн
Расчётные формулы: PA=UA•IA; PB=UB•IB; PC=UC•IC; RA=UA/IA; RB=UB/IB; RC=UC/IC; P=PA+PB+PC
Расчёты для одного опыта:
В выводе по лабораторной работе ответьте на вопросы:
-
Какие соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями для симметричной и не симметричной систему при соединении звездой?
-
В каком случае напряжение нейтрали равно нулю?
-
Какую роль выполняет нейтральный провод при несимметричной нагрузке?
Вывод:______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с конструкцией выпрямительных диодов, изучить принцип функционирования; снять вольтамперную характеристику (ВАХ) диода типа ___________ и определить параметры по вольтамперной характеристике.
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
Iпр.max=0,008________
Iобр.max=250мкА_____
Uобр.max=150В______
Uпр.max=1В_________
Т,С =от -60 до +70___
Таблица
Uпр В
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
UобВ
1
5,023
10
15
19
Iпр, мА
0,004
0,37
1,9
4,6
8,0
12,13
Iобр, мкА
7
11
15
24
27
Расчет параметров
-
Р = UПРIПР
-
РОБР = UОБРIОБР
-
S = IПР / IОБР
-
RПР =U ПР / IПР
-
RОБР = UОБР / IОБР
-
rПР = UПР / IПР
7.rОБР=UОБР /IОБР
Вывод:
Лабораторная работа №2
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИТРОНА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с конструкцией стабилитронов, изучить работу стабилитронов; снять
вольтамперную характеристику (ВАХ) стабилитрона типа __________; определить параметры по ВАХ.
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СТАБИЛИТРОНА
- UСТ - номинальное напряжение стабилизации при Iст = ________________
UСТ - разброс напряжения стабилизации от UСТмин = _____ до UСТмакс =___
-rд - дифференциальное сопротивление не более _____________________
- iicn мин - минимальный ток стабилизации______________________________
- iicт макс - максимальный ток стабилизации ____________________________
-
Р - средняя рассеиваемая мощность на стабилитроне_________________
Таблица 1. Прямое смещение
UПР , В
IПР, мА
0
0,03
0,05
1
3
5
10
15
Таблица 2. Обратное смещение
UОБР, В
IОБР, мА
0
0,03
0,05
1
3
5
10
15
Определение параметров:
rПР = UПР / IПР =
rОБР = UОБР / IОБР =
Напряжение стабилизации
UСТ =
Минимальный ток стабилизации
iст мин =
Мощность рассеивания
Р = iст максUСТ =
Вывод:
Лабораторная работа №3
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
-
ознакомиться с конструкцией транзисторов, изучить схемы включения транзисторов и режимы работы транзисторов;
-
снять вольтамперные характеристики (ВАХ) транзистора включенного по схеме с общей базой;
-
определить основные параметры по ВАХ.
-
определить по справочнику параметры транзистора
Тип транзистора________________
Справочные данные транзистора:
Iк max, мА__________________
Iк и max, мА_________________
Uкэо max, В_________________
Uкбо max, В_________________
Uэбо max, В_________________
Рк max, мВт________________
h21Э______________________
Iкбо, мкА___________________
Fh21, МГц__________________
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРА
Расчет параметров
-
Входное сопротивление
RВХ = h11б = DUЭБ / DIЭ.
-
Выходная проводимость
YВЫХ = DIК / DUКБ
-
Статический коэффициент передачи тока
a = h21Б = DIК / DIЭ
Данные для входных и выходных характеристик.
Таблица 1 Таблица 2
UЭБ, В
IЭ , мА
UКБ, В
IК , мА
UКБ = 0 В
UКБ = -5В
UКБ = - 10 В
IЭ = ___мА
IЭ = ___мА
IЭ = ___мА
0
0
0,04
- 2
0,08
- 4
0,12
-6
0,16
-10
0,20
-15
-19
Входные ВАХ Iэ = f(Uэб) при Uкб = const Выходные ВАХ Iк = f(Uкб) при Iэ = const
Вывод:______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
-
изучить схему включения транзистора с ОЭ;
-
снять вольтамперные характеристики ( ВАХ ) транзистора типа _______ по схеме с общим эмиттером и определить h - параметры по характеристикам.
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНЗИСТОРА:
ДАННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Таблица 1. Входные ВАХ. Таблица 2. Выходные ВАХ.
ГUБЭ , В
IБ , мкА
UКЭ = 0 В
UКЭ = - 5 В
UКЭ = - 10 В
Uбэ,В
0
-0,04
-0,08
-0,12
-0,16
-0,20
UКЭ, В
IК , мА
Iб1 = мкА
Iб2 = мкА
Iб3 = мкА
0
- 2
- 4
-6
-8
-10
Расчет параметров
-
Входное сопротивление
RВХ = h11Э = UБЭ / IБ;
-
Выходная проводимость
YВЫХ = h22Э =IК / UКЭ;
-
Статический коэффициент передачи тока
=h21Э = IК / Iб
Вывод:
Лабораторная работа №5
Исследование полевого транзистора
Цель работы: ознакомиться с работой полевого транзистора с p-n переходом, снять характеристики и определить параметры.
Справочные данные: тип прибора____________;
Рмакс, мВт_______________________________;
Т.С______________________________________;
Uси макс, В_______________________________;
Uзи макс, В_______________________________;
Iс макс, мА________________________________;
U
зи отс, В_________________________________;
S, мА/В____________________________________
Схема исследования.
Таблица 1. . I с = ( Uси) при Uзи = const_____________
Uси , В
I с , мА
Uзи =0
Uзи =0,5 В
Uзи =1 В
0
-2
-4
-6
-8
-10
Таблица 2. I с = ( Uзи) при Uси = const_____________
Uзи , В
I с, мА
Расчет параметров
1. Крутизна стоко-затворной характеристики
2. Внутренне сопротивление:
3. Коэффициент усиления: = S Ri
В
ывод:
Лабораторная работа №6
Исследование БЛЭ ТТЛ
Цель работы: изучить работу ТТЛ, снять характеристики и рассчитать статические параметры.
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ исследуемого элемента 8И - НЕ в микросхеме 158 ЛА2:
- напряжение источника питания, UИ.П., В
- потребляемая мощность, РПОТР., мВт,
- напряжение выходного сигнала «0», U0ВЫХ, В
- напряжение выходного сигнала "1", U1ВЫХ, В
- входной ток при входном напряжении сигнала «0», I0ВХ., мкА
- входной ток при входном напряжении сигнала «1», I1ВХ., мкА
- время распространения среднее, tЗД.СР., нс
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ
Таблица
UВХ. , В
UВЫХ. , В
IВХ. , мА
IПОТР. , мА
- напряжение логического нуля по входу, U0 =
- напряжение логической единицы по входу, U1 =
- напряжение логического нуля по выходу, U0 =
- напряжение логической единицы по выходу, U1 =
- напряжение помехи от нуля , U0 ПОМ =
- напряжение помехи от единицы , U1 ПОМ =
Рпотр. =0,5(I0 потр. + I1 потр.)∙Е =
С
татические характеристики ЛЭ ТТЛ
Вывод:
Лабораторная работа №7
ИССЛЕДОВАНИЕ БЛЭ ЭСЛ
Цель работы:. изучить работу ЭСЛ, снять характеристики и рассчитать статические параметры.
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ исследуемого элемента 3ИЛИ - 3ИЛИ - НЕ
микросхема 137 ЛМ1
-напряжение источника питания, UИ.П., В;
-потребляемая мощность, РПОТР., мВт,
-напряжение выходного сигнала «0», U0ВЫХ, В
-напряжение выходного сигнала «1», U1ВЫХ, В
-время задержки распространения среднее, tЗД.СР., нс
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ
Таблица
UВХ. ,В
U1ВЫХ. ,В
U2ВЫХ. ,В
IВХ., мА
IПОТР.,мА
-напряжение логического нуля, U0 =
-напряжение логической единицы, U1 =
Рпотр. =0,5(I0 потр. + I1 потр.)∙Е =
Вывод:
Лабораторная работа №8
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЭ НА КМДП-СТРУКТУРАХ
Цель работы: изучить работу ЛЭ на КМДП-структурах,
снять передаточные характеристики и определить основные статические параметры.
Справочные данные по ИМС К176ЛП1:
Напряжение источника питания, U ип, В
Напряжение логического нуля, , В
Напряжение логической единицы, U1, В
Время задержки распространения среднее,tздр.р.ср., нс
Схемы исследования элементов комплементарной МДП транзисторной логики.
Таблица истинности элемента И-НЕ Таблица истинности элемента ИЛИ-НЕ
-
Х1
Х2
Y
X1
X2
Y
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Передаточные характеристики логических элементов
Таблица 1 И-НЕ
-
Uвх,В
Uвых,В
Iпотр., мА
Таблица 2 ИЛИ-НЕ
-
Uвх,В
Uвых,В
Iпотр., мА
Передаточная характеристика и статические параметры элемента И-НЕ
Средняя потребляемая мощность
Pпот.ср. = 0,5 Uи.п.(I1потр + I0потр)=
Добротность логического элемента
F = Pпот.ср.tзд.р.ср.=
Передаточная характеристика и статические параметры элемента ИЛИ-НЕ
Средняя потребляемая мощность
Pпот.ср. = 0,5 Uи.п.(I1потр + I0потр)=
Добротность логического элемента
F = Pпот.ср.tзд.р.ср.=
Вывод:
Лабораторная работа №9
Исследование фоторезистора
Цель работы: изучение принципа работы фоторезистора, снятие вольтамперной и световой характеристик.
Таблица 1. Iф = f(1/l2) при U = const. Таблица 2. Iф = f(U) при l = const.
l,м
1/l2, 1/м2
U1= 8В
U2 = 16В
U, В
l1 = 0,3 м
l2 = 0,6 м
Iф, мА
Iф, мА
Iф, мА
Iф, мА
0,3
0
0,4
3
0,5
6
0,6
9
0,7
12
0,8
15
Вывод:
Лабораторная работа №10
Исследование светодиода
Ц
ель работы: изучить принципы работы светодиода, снять вольтамперные характеристики.
Таблица Iпр = f(Uпр).
-
Uпр, В
Iпр, мА
П
ри обратном напряжении 2 В отсутствует излучение, величина обратного тока Iобр = .
ВАХ светодиода
Вывод :