תופעות מעבר: הבדלים בין גרסאות

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(הוספת ספרות)
(העברת מטרות הניסוי לדף מהלך הניסוי והוספת שאלות ההכנה)
שורה 1: שורה 1:
 
{{files|{{lab}}5/}}
 
{{files|{{lab}}5/}}
  
= מטרת הניסוי =
+
= שאלות הכנה =
* הכרת תופעות מעבר במעגלים ליניאריים המוזנים ממקור מתח ישר וסינוסי ומכילים את האלמנטים:
+
== מעגל RC טורי ==
{| class="wikitable"
+
[[File:R10kC01u.svg|thumb|left|upright=1.5|<figure id="fig:RC"><caption>מעגל RC טורי</caption> עם נגד 10K&Omega; וקבל 0.1&mu;F</figure>]]
|-
+
# מהו הזרם שיזרום במעגל המתואר ב<xr id="fig:RC"/>, לאחר סגירת המפסק Sw? (ברגע  t=t<sub>0</sub> בו נסגר המפסק יהיה על הקבל C מתח V<sub>C</sub>(0)=V<sub>0</sub>).
! רכיב
+
# חשב ושרטט את (i(t עבור הגדלים המופיעים באיור, כאשר V<sub>0</sub>=4V ,V=10V.
! שם לועזי
+
# מוסיפים נגד של 10K&Omega; במקביל לקבל C. מהו קבוע הזמן של המעגל? ומהו מתח הקבל במצב היציב?
! סימון
+
# שרטט את תגובת התדר (אמפליטודה בלבד) של מתחי הקבל והנגד, ומצא מתוכן את קבוע הזמן של המעגל.
! סימון יחידות
+
# הרכב בעזרת ORCAD את המעגל שב<xr id="fig:RC"/> וחזור על כל הסעיפים הקודמים בעזרת סימולציית SPICE. בסעיפים א' ו-ג' יש לבצע מדידה מתוך שרטוט, סעיף ב' לשרטט את צורת הזרם, ובסעיף ד' יש להציג את תגובת האמפליטודה והפאזה.
! שם היחידות
+
* <u>הערה</u>: מומלץ להשתמש ברכיב גנרי הנקרא "SBREAK" שמדמה מתג, יש לקחת בחשבון (אם צריך) כי התנגדותו הפנימית (ברירת מחדל) בזמן שהוא מוליך היא 1 אוהם.
|-
+
<br clear="all"/>
| [[wikipedia:he:קבל|קבל]]
+
 
| [[wikipedia:Capacitor|Capacitor]]
+
== מעגל RL טורי ==
| C
+
[[File:R10kL10.svg|thumb|left|upright=1.5|<figure id="fig:RL"><caption>מעגל RL טורי</caption> עם נגד 10K&Omega; ומשרן 10H</figure>]]
| F
+
# מהו הזרם שיזרום במעגל שב<xr id="fig:RL"/>, לאחר סגירת המפסק Sw. ברגע t=t<sub>0</sub> בו המפסק נסגר מתקיים: i(t<sub>0</sub>)=I<sub>0</sub>.
| [[wikipedia:he:פאראד|פאראד]]
+
# חשב ושרטט (i(t עבור הערכים שבציור V=10V, I<sub>0</sub>=0A.
|-
+
# שרטט את תגובת התדר (אמפליטודה בלבד) של מתחי הסליל והנגד, ומצא מתוכו את קבוע הזמן של המעגל.
| [[wikipedia:he:סליל השראה|משרן/סליל]]
+
<br clear="all"/>
| [[wikipedia:Inductor|Inductor]]
+
 
| L - מלשון [[wikipedia:he:היינריך לנץ|היינריך לנץ]]
+
== מעגל RLC מקבילי ==
| H
+
[[File:R10kC10nL1.svg|thumb|left|upright=1.75|<figure id="fig:RLC"><caption>מעגל RLC מקבילי</caption> עם נגד 10K&Omega;, קבל 10nF ומשרן 1H</figure>]]
| [[wikipedia:he:הנרי (יחידת מידה)|הנרי]], לא על-שמו של היינריך אלא ע"ש [[wikipedia:he:ג'וזף הנרי|ג'וזף הנרי]]
+
# מהו המתח (V(t המתקבל ביציאת מסנן מעביר נמוכים המתואר ב<xr id="fig:RLC"/>, לאחר סגירת המפסק Sw? ברגע t=t<sub>0</sub> יש על הקבל C מתח V<sub>0</sub> ובסליל זורם זרם I<sub>0</sub>.
|-
+
# חשב את (V(t עבור הערכים הנקובים כאשר: I<sub>0</sub>=0, V<sub>0</sub>=5v ,V=10v.
| [[wikipedia:he:נגד|נגד]]
+
# מצא את ערכו של R שייתן ריסון קריטי במעגל. שרטט את תגובת המעגל <span dir="ltr">V(t)</span> עבור ארבעת מצבי הריסון:
| [[wikipedia:Resistor|Resistor]]
+
#* ריסון יתר.
| R
+
#* ריסון קריטי.
| Ω - [[wikipedia:he:אומגה|האות אומגה]]
+
#* תת-ריסון (תנודתי).
| [[wikipedia:he:אוהם|אוהם]]
+
#* ריסון חסר הפסדים.
|}
+
# נזין את המעגל ב<xr id="fig:RLC"/> ממקור מתח סינוסי. שרטט את התגובה לתדר <span dir="ltr">V(f)</span> (אמפליטודה בלבד) של המעגל עבור ארבעת מצבי הריסון, והסבר כיצד תחשב את קבועי המעגל מתוך ידיעת גרף תגובת התדר של המעגל.
 +
<br clear="all"/>
 +
 
 +
== מעגל RC טורי עם מקור סינוסי ==
 +
[[File:R10kC01uAC.svg|thumb|left|upright=1.5|<figure id="fig:RCAC"><caption>מעגל RC טורי בעל מקור AC</caption> עם נגד 10K&Omega; וקבל 0.1&mu;F</figure>]]
 +
# במעגל שב<xr id="fig:RCAC"/>, חשב את המתח (V(t על פני הקבל C, לאחר סגירת המפסק Sw ובהנחה שהקבל היה טעון למתח V<sub>0</sub> כאשר נתון שמקור המתח הוא סינוסי <span dir="ltr">V<sub>S</sub>(t)=V<sub>m</sub>sin(&omega;t+&theta;)</span>.
 +
# האם קבוע הזמן של תופעת המעבר משתנה ביחס למעגל שב<xr id="fig:RC"/>? נמק.
 +
# מהי הפאזה של מתח הכניסה הדרושה כדי שתופעת המעבר תיעלם?
 +
<br clear="all"/>
 +
 
 +
== קביעת קבוע זמן ==
 +
כיצד ניתן לקבוע את קבוע הזמן של מעגל מסדר ראשון מתוך גרף התגובה למדרגה כפי שהופיע על גבי ה[[משקף תנודות]]?
 +
 
 +
== שיטה לשליפת קבוע הזמן ==
 +
במקום מפסק Sw ומקור מתח-ישר כפי שמופיע ב<xr id="fig:RC"/> וב<xr id="fig:RL"/> ניתן למדוד את תופעת המעבר בעזרת אות-כניסה בעל צורת גל-ריבועי.
 +
 
 +
הסבר מה היתרונות של שיטה זו ומה תדירות הגל-הריבועי שבה תמליץ להשתמש?
  
 
= ספרות =
 
= ספרות =
שורה 34: שורה 50:
 
<ref name="clement" /><ref name="desoer" />
 
<ref name="clement" /><ref name="desoer" />
 
<references>
 
<references>
<ref name="clement">P.R. Clement and W.C.Johnson, [https://www.amazon.com/Electrical-Engineering-Science-Preston-Clement/dp/1258242850 '''Electrical Engineering Science'''], [[wikipedia:McGraw-Hill Education|McGraw Hill]], [[wikipedia:1960|1960]], {{library|001331452}}</ref>
+
<ref name="clement">P.R. Clement and W.C. Johnson, [https://www.amazon.com/Electrical-Engineering-Science-Preston-Clement/dp/1258242850 '''Electrical Engineering Science'''], [[wikipedia:McGraw-Hill Education|McGraw Hill]], [[wikipedia:1960|1960]], {{library|001331452}}</ref>
<ref name="desoer">C. A. Desoer and E. S. Kuh, [https://www.amazon.com/Basic-Circuit-Theory-Charles-Desoer/dp/B0007ESYUM '''Basic Circuit Theory'''], [[wikipedia:McGraw-Hill Education|McGraw Hill]], [[wikipedia:1969|1969]], {{library|001026415}}</ref>
+
<ref name="desoer">C.A. Desoer and E.S. Kuh, [https://www.amazon.com/Basic-Circuit-Theory-Charles-Desoer/dp/B0007ESYUM '''Basic Circuit Theory'''], [[wikipedia:McGraw-Hill Education|McGraw Hill]], [[wikipedia:1969|1969]], {{library|001026415}}</ref>
 
</references>
 
</references>
 
</div>
 
</div>

גרסה מתאריך 18:52, 17 ביולי 2017

לעיון בקבצים נא ללחוץ על התיקייה: תיקיית קבצים

1 שאלות הכנה

1.1 מעגל RC טורי

איור 1: מעגל RC טורי עם נגד 10KΩ וקבל 0.1μF
  1. מהו הזרם שיזרום במעגל המתואר באיור 1, לאחר סגירת המפסק Sw? (ברגע t=t0 בו נסגר המפסק יהיה על הקבל C מתח VC(0)=V0).
  2. חשב ושרטט את (i(t עבור הגדלים המופיעים באיור, כאשר V0=4V ,V=10V.
  3. מוסיפים נגד של 10KΩ במקביל לקבל C. מהו קבוע הזמן של המעגל? ומהו מתח הקבל במצב היציב?
  4. שרטט את תגובת התדר (אמפליטודה בלבד) של מתחי הקבל והנגד, ומצא מתוכן את קבוע הזמן של המעגל.
  5. הרכב בעזרת ORCAD את המעגל שבאיור 1 וחזור על כל הסעיפים הקודמים בעזרת סימולציית SPICE. בסעיפים א' ו-ג' יש לבצע מדידה מתוך שרטוט, סעיף ב' לשרטט את צורת הזרם, ובסעיף ד' יש להציג את תגובת האמפליטודה והפאזה.
  • הערה: מומלץ להשתמש ברכיב גנרי הנקרא "SBREAK" שמדמה מתג, יש לקחת בחשבון (אם צריך) כי התנגדותו הפנימית (ברירת מחדל) בזמן שהוא מוליך היא 1 אוהם.


1.2 מעגל RL טורי

איור 2: מעגל RL טורי עם נגד 10KΩ ומשרן 10H
  1. מהו הזרם שיזרום במעגל שבאיור 2, לאחר סגירת המפסק Sw. ברגע t=t0 בו המפסק נסגר מתקיים: i(t0)=I0.
  2. חשב ושרטט (i(t עבור הערכים שבציור V=10V, I0=0A.
  3. שרטט את תגובת התדר (אמפליטודה בלבד) של מתחי הסליל והנגד, ומצא מתוכו את קבוע הזמן של המעגל.


1.3 מעגל RLC מקבילי

איור 3: מעגל RLC מקבילי עם נגד 10KΩ, קבל 10nF ומשרן 1H
  1. מהו המתח (V(t המתקבל ביציאת מסנן מעביר נמוכים המתואר באיור 3, לאחר סגירת המפסק Sw? ברגע t=t0 יש על הקבל C מתח V0 ובסליל זורם זרם I0.
  2. חשב את (V(t עבור הערכים הנקובים כאשר: I0=0, V0=5v ,V=10v.
  3. מצא את ערכו של R שייתן ריסון קריטי במעגל. שרטט את תגובת המעגל V(t) עבור ארבעת מצבי הריסון:
    • ריסון יתר.
    • ריסון קריטי.
    • תת-ריסון (תנודתי).
    • ריסון חסר הפסדים.
  4. נזין את המעגל באיור 3 ממקור מתח סינוסי. שרטט את התגובה לתדר V(f) (אמפליטודה בלבד) של המעגל עבור ארבעת מצבי הריסון, והסבר כיצד תחשב את קבועי המעגל מתוך ידיעת גרף תגובת התדר של המעגל.


1.4 מעגל RC טורי עם מקור סינוסי

איור 4: מעגל RC טורי בעל מקור AC עם נגד 10KΩ וקבל 0.1μF
  1. במעגל שבאיור 4, חשב את המתח (V(t על פני הקבל C, לאחר סגירת המפסק Sw ובהנחה שהקבל היה טעון למתח V0 כאשר נתון שמקור המתח הוא סינוסי VS(t)=Vmsin(ωt+θ).
  2. האם קבוע הזמן של תופעת המעבר משתנה ביחס למעגל שבאיור 1? נמק.
  3. מהי הפאזה של מתח הכניסה הדרושה כדי שתופעת המעבר תיעלם?


1.5 קביעת קבוע זמן

כיצד ניתן לקבוע את קבוע הזמן של מעגל מסדר ראשון מתוך גרף התגובה למדרגה כפי שהופיע על גבי המשקף תנודות?

1.6 שיטה לשליפת קבוע הזמן

במקום מפסק Sw ומקור מתח-ישר כפי שמופיע באיור 1 ובאיור 2 ניתן למדוד את תופעת המעבר בעזרת אות-כניסה בעל צורת גל-ריבועי.

הסבר מה היתרונות של שיטה זו ומה תדירות הגל-הריבועי שבה תמליץ להשתמש?

2 ספרות

[1][2]

  1. P.R. Clement and W.C. Johnson, Electrical Engineering Science, McGraw Hill, 1960, SN:001331452
  2. C.A. Desoer and E.S. Kuh, Basic Circuit Theory, McGraw Hill, 1969, SN:001026415