מהלך ניסוי מעגלים בזרם חילופין

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
גרסה מתאריך 19:13, 22 ביולי 2017 מאת Roipi (שיחה | תרומות)

(הבדל) → הגרסה הקודמת | הגרסה האחרונה (הבדל) | הגרסה הבאה ← (הבדל)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

הערה חשובה: נא לבדוק בתוכנית העבודה של הקורס אם אתם אמורים לעשות ניסוי זה השבוע כיוון שהחל מניסוי 2 (בעמוד זה) - הניסויים אינם מתבצעים לפי הסדר.

1 מטרת הניסוי

  • בדיקת ההיענות לתדירות של מעגלים חשמליים כשהם מוזנים ממקור מתח חילופין סינוסי.
  • הכרת מספר מעגלים שימושיים:
    1. מעגלי RC המשמשים כמסננים
    2. מעגל משנה זווית מופע
    3. מעגל תהודה טורי

2 ציוד לניסוי

2.1 מכשור בעמדה

2.2 ציוד מהמחסן

בנוסף:

  • שני נגדים זהים, בגדלים 500Ω או 1kΩ.
  • דקדת סלילים או קופסת מתכת המכילה סליל וקבל: C=8.3nF , L=84mH
  • או ערכת ניסוי 2

3 מהלך הניסוי

הערה: לפני תחילת כל ניסוי מידדו בעזרת הרמ"ס את ערכי הנגדים והקבלים לאימות ערכיהם.

3.1 מעגל RC טורי

איור 1: מעגל RC - מסנן מעביר נמוכים (LPF) עם כניסת זרם-חילופין

הרכיבו את המעגל המתואר באיור 1. חברו את המעגל למחולל אותות דרך שנאי בידוד. קבעו את חיבור האדמה במעגל כך שתוכלו לראות במשקף תנודות את מתח הקבל ומתח הנגד בו-זמנית. כוונו את תפוקת המחולל ל5VP-P. וודאו שהמתח לא ישתנה במשך הניסוי.

  1. חשבו את תדר-הברך של המעגל עבור שני קבועי זמן τ=RC שונים:
    • C=0.1μF, R=500Ω
    • C=0.1μF, R=2500Ω
  2. עבור כל אחד משני קבועי הזמן להם חישבתם את תדר-הברך, מידדו את המתח (RMS) על פני הנגד ועל פני הקבל בחמש תדירויות שונות מתחת לתדר-הברך, חמש תדירויות שונות מעל לתדר-הברך, ובתדר הברך עצמו, בתחום 50Hz < f < 10kHz.
  3. עבור אחד מקבועי הזמן (לפי בחירתכם בשאלת הכנה), מידדו את הפרש-הפאזה בין מתח-הנגד למתח-המקור ובין מתח-הקבל למתח-המקור בשלושה תדרים: נמוך מתדר-הברך, גבוה מתדר-הברך ובתדר-הברך (כלומר שלוש דיאגרמות פאזוריות).


3.2 מעגל מזיז מופע

איור 2: מערך ליצירת הפרש-מופע

הרכיבו את המעגל המתואר באיור 2. הציפו את המחולל באמצעות שנאי הבידוד. קבעו את ערכם של הנגדים R1 ו- R2 זהים ל-500Ω או 1kΩ. כוונו את המחולל אותות למתח-המוצא של 5VP-P ולתדירות של 1kHz. חברו את המשקף תנודות למדידת מתח-המוצא VOUT בערוץ אחד ואת VR1 בערוץ השני (שימו לב שמתח-הנגד VR1 שווה לחצי מתח-המקור). קבעו את האדמה במעגל בצומת שבין R2-R1 (הנקודה Z באיור). שנו את R בתחום 50Ω – 50 KΩ. עבור כל ערך של R:

  1. מידדו את המתחים של VOUT ו-VR1 (משרעת או RMS) כפי שהן מתקבלות על המשקף תנודות.
  2. מידדו את זווית-המופע בין שני המתחים בעזרת עקומי ליסאז'ו (העבירו את הסקופ למצב X-Y ורשמו את מצב הבוררים). רשמו את ערכי הנגד המשתנה R, הגורמים להזזת מופע בין 0° ל-180°, בקפיצות.


3.3 מעגל RLC מעביר פס

איור 3: מעגל RLC מעביר פס עם הנחתת מתח (BPF)
איור 4: מעגל RLC מעביר פס עם העלאת מתח (BPF)

3.3.1 הפרש מופע ושינוי מתח מוצא

הרכיבו את המעגל המתואר באיור 3

  • מידדו את מתח היציאה ואת הפרש-הפאזה בין VOUT ל-VIN כפונקציה של התדירות.
  • רשמו את תוצאות המדידה.
  • הקפידו לשמור על מתח-כניסה קבוע של 5VP-P כאשר תחום התדירות הוא כפי שקבעתם בשאלת הכנה.

3.3.2 סריקת תדרים

בדיקת תגובת אמפליטודה של מעגלים המתוארים באיור 3 ובאיור 4 באמצעות סריקת תדרים.

חברו את המעגל המתואר באיור 4. השתמשו במחולל אותות כסורק-תדרים לקבלת תגובת-אמפליטודה. לאחר קבלת תגובת-אמפליטודה על המשקף תנודות שנו את ערכו של הנגד R ובחנו את השפעת השינוי. עירכו מספר מדידות לקבלת התלות בין מקסימום האמפליטודה לערך הנגד. שמרו את התוצאות, רשמו את ערכי הנגד והאמפליטודה. חזרו על המדידה עבור המעגל השני (איור 3).

4 דו"ח מסכם

על הדו"ח המסכם להיות בנוי בהתאם למהלך הניסוי. חזרו וקיראו את הנחיות כתיבת הדו"ח.

  1. הציגו רקע עיוני קצר בתחילת הדו"ח המסכם. בתחילת כל סעיף תוצג רשימת ערכי הרכיבים במעגל, ויוצג תרשים המעגל. יש לציין את יחידות המדידה של המתחים והזרמים.
  2. ערכו בצורה מסודרת את תוצאות-המדידות. השוו את הגרפים שקיבלתם לאלו שחושבו בשאלת ההכנה.
  3. נתחו את התוצאות בהרחבה והשוו אותן לתוצאות שקיבלתם מתוך החישובים התיאורטיים בדו"ח המכין.
  4. הסבירו מהם מקורות השמות 'מעגל מעביר גבוהים' ו-'מעגל מעביר נמוכים'. כיצד ניתן לדעתכם להרכיב מעגל מעביר-פס ממעגלים אלה? בכל מקרה בו התוצאות המדודות אינן תואמות את הערכים המחושבים ציינו זאת ונסו להסביר את הגורם לחוסר ההתאמה.