گزارش گزارش کار آزمایشگاه مدارالکتریکی

آزمایش ١

اجزای مدار و وسایل آزمایش

آزمایش اجزای مدار و وسایل آزمایش

هدف :

آشنایی با اجزای غیر فعال مدار و وسایل مورد استفاده در آزمایشگاه مدار الکتریکی ١

وسایل آزمایش :

اسیلوسکوپ ، مولد سیگنال ٢عدد ، مقاومت چهار عدد (یک کیلو اهمی) ، خازن (یک میکرو فارادی ) ، خازن الکتریکی دو عدد ، مالتیمتر دیجیتالی ، برد بورد ، سیمهای مفتولی نازک و سیمهای رابط

تئوری آزمایش :

در آزمایشهای مربوط به مدارهای الکتریکی ١، اجزای غیر فعال مدار ، شامل مقاومت ، خازن و سلف و اجزای فعال شامل منابع ولتاژ مستقیم و متناوب و نیز وسایل اندازه گیری مثل ولتمتر، آمپرمتر و اهم متر و مالتیمتر و همچنین اسیلوسکوپ ، مولد سیگنال ، واتمتر، کنتور برق ، کرونومتر، برد بورد و وسایل مختلف دیگری استفاده میشود.

با برخی اجزا و وسایل و کاربرد آنها از قبل (از آزمایشگاه فیزیک) آشناییت داریم.

از جمله ضمن آشنایی با اصول کار اسیلوسکوپ و مولد سیگنال موارد زیر را مورد بررسی قرار می دهیم :

ایجاد و مشاهدۀ امواج سینوسی ، مربعی و مثلثی

اندازه گیری ولتاژ پیک تو پیک ، ماکزیمم و مؤثر

ایجاد موج مربعی توسط دستگاه اسیلوسکوپ

تعین بسامد و زنان تناوب امواج مشاهده شده روی صفحه اسیلوسکوپ

آشنایی با اختلاف فاز

برهم نهی یا ترکیب امواج سینوسی

ایجاد و مشاهدۀ اشکال لیساژو

تعین بسامد مجهول یک موج سینوسی با معلوم بودن بسامد موج سینوسی دیگر و داشتن شکل لیساژو

گرفتن امواج با دامنه ها و بسامدهای مختلف از مولد سیگنال و دادن آن به اسیلوسکوپ همچنین با ساختمان و طرز کار گالوانومتر(میلی آمپرسنج حساس) واساس کار وسایل اندازه گیری جریان و نیز با روش استفاده از مالتیمتر دیجیتالی و آوومتر آشنایی پیدا کردیم.همچنین از مولدهای جایان مستقیم و متناوب استفاده شده است.

مقاومت :

عنصری است که انرژی الکتریکی را به صورت حرارت مصرف یا تلف می کند. رابطۀ بین ولتاژ و جریان یک مقاومت ایده آل از قانون اهم پیروی می کند.مقاومتها ممکن است ثابت یا متغیر ساخته شوند.مقاومتهای متغیر دارای سه سر هستند.که دو سر ابتدایی و انتهایی آنها ثابت و سر میانی دارای اتصالی لغزنده است ،در این نوع مقاومت ، مقاومتهای مختلف از دو سری که شامل یک سر ثابت و یک سر لغزنده است،حاصل می شود. رئوستا وپتانسیومتر گونه های از مقاومتهای متغیراند. مقاومتهای ثابت دارای دو سر هستند و ممکن است دارای مقادیر استاندارد یا غیر استاندارد باشند. مقاومت غیر استاندارد می تواند بر حسب نیاز هر مقداری داشته باشد، مثل یک مقاومت فلزی . مقاومتهای استاندارد فقط مقادیر خاصی دارند.مقاومتهای با توان حرارتی کم را اغلب از مواد کربنی می سازند که از جملۀ ارزانترین و پر مصرف ترین آنهاست و مقدار مقاومت آنها به وسیله کد رنگی مشخص می شود.

در این روش بر روی مقاومت کربنی چهار حلقه رنگی وجود دارد که حلقه اول رقم اول و حلقه دوم،رقم دوم و حلقه سوم،ضریب و حلقه چهارم که به رنگ طلایی یا نقره ای یا بی رنگ است نشان دهندۀ تلورانس (درصد خطا) مقاومت است .

در صورتی که مقاومتی دارای پنج حلقه رنگی باشد .سه حلقه اول معرف رقم اول تا سوم و حلقه چهارم معرف ضریب و حلقه پنجم نشاندهندۀ تلورانس مقاومت خواهد بود.

خازن :

جزء دیگر مدار خازن است،به طوری که شدت جریانی که از آن می گذرد مستقیماً با میزان تغییرات واتاژ دو سر آن نسبت به زمان متناسب است .واحد اندازه گیری ظرفیت خازن فاراد(F) است که چون واحد بزرگی است از میکرو ، نانو و پیکو استفاده می کنیم . یک

 خازن واقعی دارای مقاومت نشتی است و از این رو مدل یک خازن واقعی را می توان به صورت یک خازن ایده آل که با مقاومت نشتی (Rc) موازی شده باشد ، در نظر گرفت . مقاومت نشتی خازنها ناشی از هدایت کم عایق بین صفحات رسانای خازن است. ساختمان خازنها بسته به مورد استفاده آنها متفاوت است و ممکن است کاغذی ، سرامیکی ، الکترولیتی و ... باشد. خازنها با ظرفیت کم از pF1 تا pF104 دارای عایقی از جنس میکا یا سرامیک هستند و تلفات حرارتی کم و مقاومت نشتی بزرگ دارند .خازن میکا در مقایسه با خازن سرامیکی تغییرات ظرفیت کمتری نسبت به دما دارند. خازنهای با ظرفیت زیاد ،از یک تا چند میکرو فاراد ،از نوع الکترولیتی هستند . این خازنها تلفات حرارتی بیشتر و نیز تغییرات ظرفیت کمتری نسبت به دما دارند.این خازنها قطبی هستند یعنی یک سر آنها نسبت به سردیگر مثبت است .بنابر این هنگام استفاده از خازنهای الکترولیتی باید قطبیت آنها رعایت شود.

سلف :

جزء دیگری از مدار سلف است که به اسم خودالقا ،چوک یا کویل نیز شناخته می شود.

سلف واقعی همیشه دارای مقداری مقاومت است که از مقاومت سیم آن ناشی می شود، بنابراین مدل یک سلف واقعی به صورت یک سلف ایده آل است که با یک مقاومت (RL) سری شده باشد . سلفها از پیچیدن یک رشته سیم حول استوانه ای عایق از جنس پلاستیک ، سرامیک یا کاغذ ساخته می شوند. مقدار ضریب خودالقای یک سلف را می توان با قرار دادن هسته ای از جنس مواد فرو مغناطیس در داخل استوانه عایق ، به میزان زیادی افزایش داد. واحد ضریب خودالقایی سلف ، هانری (H) است ولی از میلی هانری و میکرو هانری نیز استفاده می شود .

برد بورد :

تخته آزمایش یا برد بورد وسیله ای است برای ساخت سریع مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در آزمایشگاه . این وسیله با سوراخهای فنرداری که دارد ، نیازبه لحیم کاری را برطرف می کند.در عین حال چون پایه های عناصر مختلف (خازن،مقاومت،دیود،ترانزیستورو...)ممکن است ضخیم و خارج از تحمل فنر داخل برد بورد باشد ،می توان آنها را به سیمهای نازکی لحیم کردهو سپس سیمها را درون سوراخهای برد بورد قرار داد.

روش انجام آزمایش

الف) یک موج سینوسی با بسامد Hz٥٠٠ و ولتاژ مؤثر V٥/٠از مولد سیگنال می گیریم (این ولتاژ مؤثر را با ولتمتر اندازه می گیریم و ولتاژ را دقیقاً چک می کنیم که برابر  V٥/٠باشد.)

این موج را به کانال یک اسیلوسکوپ می دهیم و آن را روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده می کنیم.و از روی آن مقادیر دامنه ولتاژ(و مقادیر مؤثر آن ) و دوره تناوب (و در نتیجه بسامد)