Konjunktív ellenállás és fémszálas izzó feszültség-áram karakterisztikájának felvétele

Átírás

1 Konduktív ellenállás és fémszálas izzó feszültség-áram karakterisztikájának felvétele (E1) A konduktív ellenállás: lineáris kétpólus Az izzólámpa: nemlineáris, de szimmetrikus karakterisztikájú kétpólus. A növekvő áramerősség melegíti az izzószálat, a fajlagos ellenállás hőmérsékletfüggése miatt megváltozik az ellenállás. Az ellenállás-változás független a kétpóluson átfolyó áram irányától, ezért a karakterisztika szimmetrikus. A mérés két részből áll a) A konduktív ellenállás karakterisztikájának felvétele. b) Az izzólámpa karakterisztikájának felvétele. A karakterisztika felvételnél a tájékoztatóban ismertetett A kapcsolás szerint végezzük a mérést. A mérendő mennyiségek nagyságrendje és a használt műszerek tulajdonságai olyanok, hogy ekkor nincs szükség a mért értékek korrigálására. Feszültségre kapcsolás mindkét esetben csak a gyakorlatvezető oktatók ellenőrzése után történhet. a) feladatnál előre kiszámítandó az ellenállás és teljesítményadatokból a képpólusra megengedett legnagyobb áram vagy feszültségérték. Ezt méréskor nem szabad túllépni. b) feladatnál az izzólámpa üzemi feszültségét mérésnél ne lépjük túl. A mérési eredményeket mind az a), mind a b) feladatnál az I. sz. táblázatba jegyezzük fel, s mindkét karakterisztikát egyetlen koordináta-rendszerben ábrázoljuk. Használt feszültség: max 10 V szabályozható egyenfeszültségű tápegységről. Konjunktív ellenállás és fémszálas izzó feszültség-áram karakterisztikájának felvétele (E1) 1 V feszültségmérő LDV több méréshatárú 1 A áramerősségmérő LDA ,03-15 A 1 R ellenállás M1-4 3,75 ohm, 15 W (dobozban) 1 R fémszálas izzó M5-2 6 V, 15W 1 DC tranzisztoros tápegység 5 mérőzsinór Feszültségforrás: egyenáramú tranzisztoros tápegység

2 Konduktív ellenállás és parázsfénylámpa feszültség-áram karakterisztikájának felvétele (E6) A konduktív ellenállás: lineáris kétpólus A parázsfénylámpa: nemlineáris, általában nem szimmetrikus karakterisztikájú kétpólus. A parázsfénylámpában egy bizonyos feszültség elérése után a nem-önálló kisülés önálló kisülésbe megy át. Amíg a nem-önálló kisülésben az áramerősség kisszámú töltéshordozó miatt rendkívül kicsi, az önálló kisülésben az ütközési ionizáció révén a töltéshordozók száma hatványozottan megszaporodik, és az áram ugrásszerűen megnövekedik. Az áramot fényjelenség kíséri. Az ún. gyújtási feszültségnél indul meg az önálló kisülés. Csökkentve a feszültséget az önálló kisülés az előbbinél kisebb, ún. kioltási feszültségnél megszűnik. Az áramerősség igen meredek emelkedése miatt gyakorlatilag elég tág határok között változik. Ezért a parázsfénylámpát feszültségstabilizásra lehet használni. Ha nem gondoskodunk az áram korlátozásáról, sorbakapcsolt ellenállás beiktatásával, a parázsfénylámpa felrobban. Ezt a karakterisztika felvételénél sem hagyhatjuk el. Ez az ellenállás képezi mérendő konduktív ellenállásunkat is. A mérés három részből áll a) A potenciométeres kapcsolás összeállítás után a potenciométer kimenő kapcsaira feszültségmérőt kapcsolunk és meggyőződünk a feszültség szabályozhatóságáról. b) A konduktív ellenállás (a védő ellenállásként kapcsolt ellenállás) karakterisztikájának felvétele. c) A védőellenállással sorbakapcsolt parázsfénylámpa karakterisztikájának felvétele. A karakterisztika-felvételt a tájékoztatóban ismertetett A kapcsolásban végezzük! Ekkor a mért áram vagy feszültség értékek korrekciójára nincs szükség. A feszültségre kapcsolás mindhárom esetben csak a gyakorlatvezető oktató ellenőrzése után történhet! b) mérésnél előzőleg az ellenállás adataiból határozzuk meg a megengedhető legnagyobb áram vagy feszültségértékeket. c) mérésnél a maximálisan megengedhető áramerősség 11 ma. A növekvő feszültségértékekhez tartozó áramerősség-értékeken kívül határozzuk meg a gyújtási és kioltási feszültséget is. Mind a b) mind a c) feladat mérési eredményeit az I. sz. táblázatba jegyezzük fel és mindkét görbét egyetlen koordináta-rendszerben ábrázoljuk. A jegyzőkönyv elkészítésekor megszerkesztendő a parázsfénylámpa védőellenállás nélküli karakterisztikája. Ez pontról-pontra megszerkeszthető úgy, hogy az előtéttel ellátott parázsfénylámpán lévő feszültségből levonjuk az előtét ellenálláson levő feszültséget, amely ugyanakkora áramerősséghez tartozik. Használt feszültség: 200 V egyenfeszültség (anódpótlóról) szabályozott 1 feszültségmérő LDV ,3-750 V 1 áramerősségmérő M ,03-15 A 1 potenciométer 10 kohm, 25 W 1 ellenállás (dobozban) M 5-9 2,0 kω; 0,25 W 1 parázsfénylámpa M anódpótló STA /2 7 mérőzsinór Feszültségforrás: anódpótló 300 V= szabályozott

3 Konduktív ellenállás és germánium-dióda feszültség-áram karakterisztikájának felvétele (E8) A konduktív ellenállás: lineáris kétpólus A germánium-dióda: nem lineáris, aszimmetrikus karakterisztikájú kétpólus. Aszimmetrikus, mert a rajra átfolyó áramerősség lényegesen függ a rákapcsolt feszültség polaritásától. Ezen tulajdonság alapján az ilyen kétpólusok egyenirányítóként nyernek alkalmazást. Ennek megfelelően beszélünk nyitó- és záróirányú kapcsolásról és karakterisztikáról. Nyitóirányban az ellenállás igen kicsi, ezért a karakterisztika felvételnél a diódával védőellenállást kapcsolunk sorba. Egyben ez a védőellenállás a mérendő konduktív ellenállás is. A mérés három részből áll: a) A potenciométeres kapcsolás összeállítása után a potenciométer kimenő kapcsaira feszültségmérőt kapcsolunk és meggyőződünk a feszültség szabályozhatóságáról. b) A konduktív ellenállás (a védőellenállásként kapcsolt ellenállás) karakterisztikájának felvétele. c) A védőellenállással sorba kapcsolt germánium-dióda karakterisztikájának felvétele. A feszültségre kapcsolás mindhárom esetben csak a gyakorlatvezető oktatók ellenőrzése után történhet. Mindkét (b és c) mérési feladatnál az áramerősséget 150 ma-ig (0,15 A) szabályozzuk. Katalógus szerint ennél a típusnál (GDK-3) a nyitóirányú áram megengedett legnagyobb értéke: 300 ma. A záróirányú legnagyobb feszültség: 225 V. c) mérésnél csak nyitóirányú karakterisztikát vegyünk fel. Az ezt követő záróirányú kapcsolást csak az aszimmetriáról való meggyőződés miatt állítsuk össze. Mind a b, mind a c mérési feladat mérési eredményeit az I.sz. táblázatba jegyezzük fel, és mindkét görbét egyetlen koordinátarendszerben ábrázoljuk! A jegyzőkönyv elkészítésekor megszerkesztendő a germánium-dióda védőellenállás nélküli karakteisztikája. Ez pontról pontra megszerkeszthető úgy, hogy az előtéttel ellátott diódán lévő feszültségből levonandó az előtét-ellenálláson levő azon feszültség, amely ugyanakkora áramerősséghez tartozik. Használt feszültség: 6 V egyenfeszültség 1 feszültségmérő LDV ,3-750 V 1 áramerősségmérő LDA ,03 A-15 A 1 tolóellenállás /4 200 ohm 578 W 1 ellenállás (dobozban) 10 ohm 8 W 1 germánium-dióda (dobozban) 7 mérőzsinór 9 kábelsaru Feszültségforrás: 6 V = akkumulátorról

4 Ellenállásmérés Wheatstone-hídban (EKM-híd) (E9) 1. A kész híd alkalmas ohm ellenállások mérésére 0,03% pontossággal. 2. A mérendő ellenállást az alsó jobb szélen levő X közbeiktatásával. 3. A mérőarányt a híd jobboldali részén levő dugaszolókkal lehet beállítani. (Wheatstone-hídmérésnél a "WH" dugó legyen bedugva.) A dugaszok melletti számok ohmokban mutatják az ellenállásokat. A hídon fel van tüntetve az útmutató szerinti jelöléssel, hogy melyik az R1, R 2, R 3, ellenállás. Ennek alapján számíthatjuk az ismeretlent. R 4 1 szorítókhoz kell csatlakoztatni vezetékek 100 ohmnál kisebb arányellenállást ne használjunk a tápfeszültséget szolgáltató zseblámpa-elem felesleges terhelése miatt. 4. A többi kapcsolási elem helye könnyen megtalálható a feliratok alapján. 5. A mérés megkezdése előtt a forgókaros változtatható ellenálláson állítsunk be 10 ohmot kezdő értéknek. 6. A híd tápfeszültségét 4,5 voltos telep adja. Ezt csak akkor kapcsoljuk be, ha már mérünk és rögtön kapcsoljuk ki, ha már befejeztük a mérést, vagy a hidat nem használjuk. 7. A galvanométert a hídba a bal alsó sarokban levő G 0,1 és G nyomógomb (háromállású) segítségével kapcsolhatjuk ki vagy be. A mérés elején, amikor még messze vagyunk az egyensúlyi helyzettől (nagy a híd árama), először mindig a G0,1 gombot kapcsoljuk, ilyenkor előtét kapcsolódik a műszer elé. Ha már elég jól megközelítettük az egyensúlyt, a G nyomógombot is benyomjuk és az egyensúlyt tovább finomítjuk. MÉRÉSI FELADATOK 1. a) A huzalok ellenállását legalább két (R3, R 4 ) ellenállás értéknél megmérjük. A mérési eredmények középértékét vesszük. b) Megmérve a huzalok hosszát és átmérőjét, kiszámítjuk a fajlagos ellenállást. 2. Az izzólámpa ellenállását közepes ( ohm) ellenállás értéknél megmérjük és kiszámítjuk az üzemi ellenállás értékét a lámpára ráírt üzemi adatokból. Végül képezzük az R/Rü hányadost. A galvanométert mérés után zárjuk rövidre! 1 Wheatstone-híd MWT 0090/78 5 dekádos 1 galvanométer M /1955 R b =1320 ohm 1 izzó/mérndő ell./ M V, 100 W 3 mérendő ellenállás I II III huzal vas réz kanthal 1 mérőszalag 1 mikrométer mm 1 zseblámpaelem 6 mérőzsinór

5 Nyúlásmérő elem relatív ellenállás változása és fajlagos megnyúlása közötti összefüggés meghatározása (E11) A befogott tartó (konzol) alsó és felső lapjára ragasztott nyúlásmérő elemek fajlagos hosszváltozását egy feszítő csavar elforgatásával hozhatjuk létre, amely által létrehozott f elmozdulást közvetlenül mérhetjük. ε = a tartó méretei: v = 4 mm, l = 105 mm. A felső elem a kísérleti összeállításban rövidülést szenved (ε < 0) az alsó nyúlást (ε >0). Először a kb. 300 ohm ellenállású nyúlásmérő elem pontos ellenállásértékét határozzuk meg. Az f = 0-hoz tartozó ellenállás: R OX, és a R X = R X R OX R X ellenállás-változásból a R OX relatív ellenállásváltozás számítható. Összeállítás és mérés v 2 l f 1. A hídhoz csatlakozunk az áramforrással (B jelű kapcsok), a nyúlásmérő elem kivezetésével (X jelű a 100 kapcsok) és dugaszolással = = 0, 1 értéket állítjuk be. R kezdő értéke néhány ezer ohm b 1000 legyen. 2. Bekapcsoljuk a fénymutatós galvanométer világítását és a galvanométer fénymutatóját 1 -ös érzékenységnél a galvanométer nullázó gombjának finom elforgatásával nullára állítjuk. 3. A galvanométert a híd (G jelű kapcsaira) kapcsoljuk. Az érzékenységszabályozót I állásba állíjuk. 4. A híd bal alsó sarkában lévő nyomógomb (G) finom lenyomása mellett figyeljük a galvanométer kitérését. 5. A karok elforgatásával 0-ra állítjuk a galvanométert, majd ezt a nullázást az érzékenységszabályozó 2, 3, 4, 5 állásainál fokozatosan finomítjuk. 6. Eddig a feszítő csavarral még nem deformáltuk a lemezt f = 0 így a meghatározott ellenállásérték a R OX = X WO = R. b 7. Ezután fokozatosan 0,5 mm-enként növeljük f értékét kb. 6-8 mm-ig és mérjük a hozzájuk tartozó R X értékeket. f R a b R X a = R b R X = R X R OX R R X OX ε = v 2 l f A jegyzőkönyvben a rövid leírás és vázlat mellett végezzük el a fenti táblázat kitöltéséhez szükséges R X számításokat, és mellékeljük mm-papíron az = g /ε/ függvényét ábrázoló grafikont. R OX A galvanométert mérés után zárjuk rövidre!

6 1 Wheatstone-híd YTW dekádos 1 galvanométer GF érzék 1 o = 2,4 x 10-8 A 1 állvány mérőórával o 1 = 0,01 mm 1 próbatest befogó 2 db nyúlásmérő bélyeggel 350 ohm 4 mérőzsinór 1 zseblámpa

7 Nyúlásmérő elem relatív ellenállás (12) 1 Wheatstone-híd YTW dekádos 1 galvanométer GF érzék 1 o = 2,4 x 10-8 A 1 állvány mérőórával o 1 = 0,01 mm 1 próbatest befogó 2 db nyúlásmérő bélyeggel 120 ohm 4 mérőzsinór 1 zseblámpa

8 Feszültségmérő hiteles kompenzációs módszerrel (E 12) Az YTWK-1 típusú forgókaros Thomson-Wheatstone híd és kompenzátor. Alkalmas ellenállás mérésre, ohm tartományban, 0,1%-án nagyobb pontossággal és feszültségmérésre mv. Jelen mérésben kompenzátorként feszültségmérésére használjuk. 1. A kompenzátor üzemmódot öt darab dugasznak a K sorba való dugaszolásával választjuk meg, majd a segédáram jegyzetben IK beállítását végezzük el. Segédáram-beállítás 2. A normálelem feszültségét meghatározzuk (leolvassuk). 3. A készülék jobb felső két karjával a feszültség 5. és 6. számjegyét beállítjuk. 4. Az E n -E x -T-W kapcsolót E n -re állítjuk. 5. Az áramforrást (4,5 V-os elem) ellenállásszekrény (Rsz sorba kapcsolásával a kompenzátor B kapcsaira kötjük. Polaritásra ügyeljünk!) 6. Az ellenállásszekrényen ohm ellenállást állítottunk be. 7. A kompenzátor G jelű kivezetéseire galvanométert, E n jelűekre pedig a normálelemet kapcsoljuk. 8. A kompenzátor bal alsó sarkában lévő nyomógombot finoman benyomva figyeljük a galvanométert és annak kitérését az Rsz (ellenállásszekrény) szabályozásával csökkentjük (nullázás). Ezt a durva nullázást a nyomógomb további, ütközésig való benyomásával (a gomb elforgatásával ezt a helyzetet rögzíteni is lehet) tovább finomítjuk. A nullázás eredménye az, hogy a segédáramot hat számjegy pontossággal I=0, ma-re állítottuk be. A segédáram beállításánál a kompenzátor öt alsó fogókarjával beállított R ellenállás értéke tetszőleges lehet. A továbbiakban az R sz ellenállást nem változtatjuk! Feszültségmérés 9. A kapcsolót En-ről E x -re állítjuk. 10. A mérendő feszültséget az Ex kapcsokra csatlakoztatjuk 11. A bal oldali alsó nyomógombot finoman lenyomjuk és a galvanométert az alsó forgókarok forgatásával (R) először durván, majd a nyomógomb ütközésig való lenyomásával finoman nullázzuk. Ekkor az ismeretlen fesz. Ex (a jegyzetben U x ) U x = I K R = 10-4 R x (Volt) Hitelesítés 12. A potenciométer, a hitelesítendő voltmérő és a két normálellenállás segítségével elkészítjük a tájékoztatóban megadott összeállítást és annak kimenő Ux kapcsait a kompenzátor E x kapcsaira kötjük. 13. A normálellenállás P-P kapcsai árammal nem terhelhetők, azokról csak feszültség vehető le. Az áramkör összeállításánál csak I-I kapcsokat használjuk. 14. A potenciométert tranzisztoros stabilizált kisfeszültségű tápegységről üzemeltetjük. 15. A potenciométerrel a feszültségmérőn tetszőleges skála kitérést állítottunk be. (Célcserű 0-tól 150-ig 10 osztásonként haladni.) Mérjük 9-11 szerint a különböző kitérésekhez tartozó U x feszültséget. A műszert a 15 V-os méréshatáron hitelesítjük! A galvanométert mérés után zárjuk rövidre!

9 1 kompenzátor YTWK dekádos 1 G galvanométer EKM =5,5x10-7 A 1 Rsz ellenáll.szekrény FOK dekádos 1 R potenciométer ohm, 600 W 1 U N normálelem E=1, V 20 o C-on 1 RN2 normálellenálás 4074 R=10 ohm 20 o C-on 1 V voltmérő EKM ohm V, 7, U 0 zseblámpaelem dobozban 4,5 V 16 mérőzsinór 1 Anódpótló TR V, 2,5 A

10 Áramerősségmérő hitelesítése kompenzációs módszerrel (E 13) 1. A kompenzátoron két dugaszt a K jelű nyílásba dugunk. 2. A normálelemet POLARITÁSHELYESEN rákapcsoljuk a kompenzátor E n sarkaira. 3. A normálelem feszültségének számjegyeit a kompenzátor ellenállásain beállítjuk úgy, hogy a 4 kompenzáló körben folyó áram erőssége majd a méréskorol ma legyen. (Tehát 1,0..x 10 ohm) 4. A galvanométert rákapcsoljuk a kompenzátor GALV. feliratú kapcsaira. 5. A segédtelepet (elem 4,5 V) POLARITÁSHELYESEN a kompenzátor Telep k kapcsaira kapcsoljuk. 6. A szab. kapcsokra kötött szekrényből annyi ellenállást kapcsolunk be, hogy a telep feszültség hatására a kompenzátoron (amelynek az ellenállása kb ohm) és a vele sorbakapcsolt ellenállásszekrényen az áramerősség közelítőleg 1 ma legyen. A pontos beállítász az EN E X kapcsoló E N állásba való hozatala után a szabályozó ellenállás változtatásával érjük el. (Nullázás.) Nullázás és E X -re való átkapcsolás után a kompenzátor mérésre kész állapotban van. 7. A normálellenállás (100 ohm), a tolóellenállás és a hitelesítendő árammérő sorbakapcsolásával összeállítjuk a mérendő kört, amelynek áramforrása ugyanolyan, mint a kompenzátoré. A feszültséget a normálellenállás sarkairól vesszük le és innen POLARITÁSHELYESEN átkapcsoljuk a kompenzátor E csatlakozópárjához. X 8. A méréskor a galvanométer segítségével, a kompenzátor gombjainak forgatásával nullázunk. A GALV. feliratú kapcsolókulcs közép helyzetében ( Ω) még nincs bekapcsolva a galvanométer. Először az 50 kω oldalra billentjük a kapcsolókulcsot. Ekkor a galvanométert egy 50 kω-os ellenállás védi bekapcsolt állapotban. Ebből a helyzetből csak akkor billentsük át a kapcsolót a 0 Ω helyzetbe, amikor már csak néhány skálaosztásnyi a galvanométer kitérése. Ezután 0 Ω állásában finom kiegyenlítést (nullázást) végezhetünk. Mérés A hitelesítendő ampermérő 15 ma végkitérésű. A hitelesítéskor ma-es lépésekkel végezzük el a hitelesítést. 1 kompenzátor EKM dekádos 1 G galvanométer GF =1,15x10 1 RSZE ellenáll.szekrény FOK dekádos o 1 UN normálelem E=1,01859 V, 20 C 1 normálelem ohm 1 áramerősségmérő EKA mv/5 ohm 1 R SZE tolóellenállás ohm 2 Uo zseblámpaelem 4,5 V 13 mérőzsinór

11 1 kompenzátor YTWK dekádos 1 G galvanométer EKM =5,42x10-7 A 1 RSZE ellenáll.szekrény FOK dekádos o 1 UN normálelem E=1,01859 V, 20 C 1 RN normálellenállás ohm 1 A áramerősségmérő EKA mv/5 ohm 1 R SZ tolóellenállás ohm 2 Uo zseblámpaelem 4,5 V 14 mérőzsinór

12 Mágnesezési és hiszterézis-görbe felvétele (E 19) A) Előkészület 1. Összeállítjuk a mágnesező áramkört (próbatest gerjesztő-tekercs, áramerősség mérő, fokozatosan szabályozható ellenállás-doboz). A flux-mérőt még nem kötjük be a mérőtekercs áramkörébe. 2. A gyakorlatvezető jelenlétében feszültségre kapcsolunk. A feszültséget beállítjuk: az ellenállás fokozat legkisebb értékénél a gerjesztő áram értéke 15 ma legyen.(5z a legnagyobb gerjesztő áram a mérés során.) 3. A fenti beállítással a próbatestet előmágnesezzük. Ezt megszüntetendő, váltakozó árammal lemágnesezést kell végeznünk. 4. Az előzőleg összeállított áramkörben a fokozatkapcsolóval az áramot 0-ra állítjuk be, majd kivesszük a próbatestet az összeállításból. 5. A lemágnesezéshez tolóellenállásból és váltakozó áramú áramerősség mérőből az alábbi összeállítást készítjük el. A feszültség-osztó kapcsoláson P 1 tolóellenállással az áramerősséget lassan 0-ról 0,8 A értékig, majd visszafelé ugyancsak lassan 0-ig változtatjuk. Ezzel a lemágnesezést elvégezzük. 6. A próbatestet visszaépítjük az eredeti (egyenáramú) áramkörbe, a mérőtekercs sarkaira rákapcsoljuk a flux-mérőt és elkezdjük a mérést. B) MÉRÉS 1. A fokozat kapcsoló minden fokozatának a kapcsolásánál figyeljük a flux-mérő mutatójának az ugrását. (Célszerű a mutató kezdő és véghelyzetét leolvasni.) Ha ezt egyetlen lépésnél is elmulasztjuk teljesen elölről kell kezdeni a mérést: a lemágnesezéssel. Az áramerősség mérő leolvasására bőven van idő, annak a mutatója nem változtatja a helyzetét. 2. Az ellenállást R max -tól R min -ig változtatva meghatározzuk az első mágnesezés görbéjét. 3. Ezután visszafelé Rmin-tól R max -ig szabályozva az ellenállást eljutunk az I=0 gerjesztőáramhoz. Ekkor megcseréljük a próbatekercsben a gerjesztő kör kapcsainak pólusait (ezzel értjük el az ellentétes irányú gerjesztést) és R max -tól R min -ig szabályozva eljutunk az ellentétes irányú maximáló gerjesztőáram értékhez. Így megkapjuk a hiszterézis-görbe felső szakaszát. 4. Az első (3) pontnak megfelelően (I=C-nél póluscserét alkalmazva) megkapjuk a hiszterézis-görbe alsó szakaszát is. A mellékelt vázlat alapján a próbatest adatait meghatározhatjuk, ezeket jegyezzük fel, mert az ábrázolandó H és B értékeket mérési eredményeink alapján még számítanunk kell. A próbatest olyan, hogy a fluxus sűrűség jó közelítéssel állandónak tekinthető. A H=mI/l összefüggésben az ½ nem a tekercs hossza, hanem mint általában zárt vasmagos tekercsnél a közepes erővonal hossz. A próbatest A n = 3000 N =100 A A 7 55 n A N ,5 7 22,5 30

13 Mágnesezési- és hiszterézis-görbe feltétele 1 fluxusmérő =1,5x10-4 Vs 1 mv-mérő EKA mv; 5 ohm 1 csengőreduktor dobozban M11T V; 3V; I=0,8 A 1 R sz fokozatkapcsoló doboban F-3 6 mérőzsinór x40 V Lemágnesező hely 1 P tolóellenállás /2 600 ohm 1 A-mérő HLA ,5-1 A 5 mérőzsinór KÖZÖS

14 II. Labor Mágnesezési- és hiszterézis-görbe feltétele (5) 1 fluxusmérő =1,5x10-4 Vs 1 mv-mérő EKA mv; 5 ohm 1 csengőreduktor dobozban M11T V; 3V; I=0,45A 1 R sz fokozatkapcsoló doboban F-4 6 mérőzsinór 1 stabilizátor (közös) 2 x 40 V Lemágnesező hely 1 P tolóellenállás ohm 1 A-mérő HLA ,5-1 A 5 mérőzsinór

15 Kondenzátor kisütő áramának időbeli változása (23) 1. Elkészítjük a mérési jegyzet kapcsolási vázlata szerinti összeállítást úgy, hogy az áramforrás egyik ágába egy szabályozó ellenállást kötünk. Így a kisütő áram kezdeti értékét tetszőlegesen választhatjuk meg. (Célszerű a műszeren 100 skálaosztást, azaz 10 ma-t megválasztani.) Ügyeljünk arra, hogy bekapcsolás előtt a szabályozható ellenállás (P) a maximális értékre legyen beállítva. 2. A gyakorlatvezető ellenőrzése és feszültségforrásra kapcsolás után a K nyomógomb lenyomásával elkezdődik a kondenzátor feltöltése. A feltöltés után a ma mérő a kezdeti kisütő áramot mutatja. 3. A nyomógomb felengedése után (t = 0) kezdődik a kondenzátor kisütése. (A stopperórát mérés után járó állapotban tegyük el!) Kondenzátor kisütő áramának időbeli változása (23) 1 C kondenzátor C 0,022 F 1 ma-mérő EKA 75 mv, 5ohm 1 R Ω ellenállás dobozban 65 ohm 1 R ellenállás dobozban 220 ohm 1 P potenciométer dobozban 1 kohm, 12W 1 K kapcsoló 1 stopperóra 60 8 mérőzsinór 1 laposelem 4,5 V

16 TEKERCS ÖNINDUKCIÓJÁNAK ÉS ELLENÁLLÁSÁNAK MÉRÉSE E25 A váltakozó áramú híd táp- és nullázó egységének leírása A mérésnél található berendezés három egymáshoz csatlakozó egységből áll. I. Stabilizált egyenfeszültségű tápegység. II. Hangfrekvenciás generátor (f=1000 Hz). III. Hangfrekvenciás erősítő, kimenetén a feszültséget érzékelő műszerrel. Ez utóbbinak az előlapján baloldalt az erősítő két bemeneti kapcsa. Ezeket csatlakoztatjuk a híd nullázó pontjaihoz. Középen az erősítés szabályozó potenciométer. Ezzel szabályozzuk a nullázás érzékenységét. A jobboldali két hivelyről vehető le a hidat tápláló hangfrekvenciás feszültség. A mérés végrehajtása Az ismeretlen tekercs adatait (L i r) ismert normál tekercs (L ni r n ) segítségével akarjuk meghatározni. 1. Rövid vezetékkel összeállítjuk az (L i r) R 1 R 2 R k (L ni r n ) kört. (Az ellenállásszekrényekből kidugaszolunk néhány száz ohm-nyi R1 és R 2 értéket, az R k kezdetben 0 legyen.) 2. Megkeressük a betáplálásnak megfelelő pontokat, és ezekre csatlakozunk a mérőegység jobboldali két kapcsáról. 3. Megkeressük azokat a pontokat, amellyel a nullműszerhez kell csatlakoznunk. Ezeket összekötjük a mérőegység két baloldali kapcsával. 4. A középső potenciométerrel a nullműszer érzékenységét úgy állítjuk be, hogy a műszer mutatója kb. a skála közepén álljon. Ekkor R 1 változtatására a műszer reagálni fog. 5. R1 majd R k változtatásával nullázzuk a hidat. Közben az érzékenység-szabályozó potenciométerrel fokozatosan növeljük a nullázás érzékenységét. A híd akkor van kiegyenlítve, ha maximális érzékenység mellett a műszer a minimális kitérést mutatja. 6. A mérés eredménye alapján meghatározhatók a tekercs adatai (L; r). Mivel a tekercs impedanciájának abszolút értékére a Z = r + ω L ωl összefüggés közelítéssel érvényes, most már módunkban áll R 1 =ωl megválasztásával (ekkor a híd érzékenysége nagyobb) további méréseket végezni és ekkor R 2 -t választjuk változónak. Ezek a mérések (két-három) már pontosabb eredményeket szolgáltatnak az ismeretlenre.

17 TEKERCS ÖNINDUKCIÓJÁNAK ÉS ELLENÁLLÁSÁNAK MÉRÉSE E25 db megnevezés jel tipus gyárt.sz. lelt.sz. jellemző műszaki adatok 1 L n, r n önind. tekercs Hv r = 148,7 Ω 1 R 1 ellenállásszekrény EKM , Ω 1 R 2 ellenállásszekrény EKM , Ω 1 R k ellenállásszekrény FOK dekádos 1 L, r önind. tekercs M2L N nullindikátor + tápegység 10 csatlakozózsinór

18 E.26. A KONDENZÁTOROK JELLEMZŐINEK MÉRÉSE A váltakozóáramú híd táp- és nullázó egységének leírása A mérésnél található berendezés három egymáshoz csatlakozó egységből áll. I. Stabilizált egyenfeszültségű tápegység II. Hangfrekvenciás generátor /f = 1000 Hz/ III.Hangfrekvenciás erősítő, kimenetén a feszültséget értékelő műszerrel. Ez utóbbinak az előlapján baloldalt az erősítő bemeneti kapcsai. Ezeket csatlakoztatjuk a híd nullázandó pontjaihoz. Középen az erősítés szabályozó potenciométer. Ezzel szabályozzuk a nullázás érzékenységét. A jobboldali két hüvelyről vehető le a hidat tápláló hangfrekvenciás feszültség. A mérés végrehajtása Az ismeretlen kondenzátor jellemzőinek meghatározásához ismert C ni R n adatokkal rendelkező kondenzátort alkalmazzuk. 1. Rövid vezetékkel összeállítjuk a /C i R / - /R 1 - R 2 - /C ni R n / Az ellenállás szekrényekből néhányszáz ohm-nyi R1 és R 2 értékeket dugaszolunk ki. 2. A Cn-nel párhuzamosan kapcsoljuk az R k ellenállást, amelyet kezdetben nagy /kω nagyságú/ értékre állítjuk be. /kb.: kω/ 3. Megkeressük a kör betáplálásának megfelelő pontjait és ezeket összekötjük a mérőberendezés hangfrekvenciás feszültséget szolgáltató /jobboldali/ kapcsaival. 4. Megkeressük a kör azon pontjait, amelyekkel a nullműszerhez kell csatlakoznunk és ezeket a hangfrekvenciás erősítő /baloldali/ bemenő kapcsira kötjük. 5. A középen lévő potencióméterrel a nullműszer érzékenységét úgy állítjuk be, hogy a műszer mutatója kb. a skála közepén álljon. Ekkor R 2 változtatására a műszer reagálni fog. 6. R2 majd R k változtatásával nullázzuk a hidat. Közben az érzékenység szabályozó potencióméterrel fokozatosan növeljük a nullázás érzékenységét. A híd akkor van kiegyenlítve, ha maximális érzékenység mellett a műszer a minimális kitérést mutatja. 7. A mérés eredménye alapján meghatározhatók a kondenzátor adatai /C i R/. Igen gondos mérés mellett is előfordulhat, hogy az R értékek nagy szórást mutatnak. Ez nem a mérés hibája, hanem az R /a kondenzátor veszteségi ellenállásának szokták nevezni/ természetében rejlik. Mivel a kondenzátor impedanciájának abszolút értékére a R + ω R C 1 Z = ω R C ωc I összefüggés jó közelítéssel érvényes, így már módunkban áll R = 1 ωc megválasztásával /ekkor a híd érzékenysége nagyobb/ további méréseket végezni és ekkor az R-t választjuk változónak, Ezek a mérések már pontosabb eredményeket adnak a kapacitásra.

19 E.26. KONDENZÁTOROK KAPACITÁSÁNAK ÉS ÁTVEZETÉSE RECIPROKÁNAK A MÉRÉSE db megnevezés jel. tip. gyártsz. lelt.sz. jellemző műsz. adatok 1 R 1 ellenállásszekrény ZWAR 0, ohm 1 R 2 ellenállásszekrény ZWAR 0, ohm 1 R k ellenállásszekrény FOK dekádos 1 C n, R n kondenzátor 2343 Onl µf 1 C R kondenzátor M N nullindikátor + tápegység 10 mérőzsinór

20 Soros rezgőkör rezonancia-görbéjének felvétele (E 27) 1. Mérőeszköz (METEX MS 9150-es univerzális műszer) megismerése. 2. Az univerzális műszer bekapcsolása és a generátor feszültségének és frekvenciájának mérése, gyakorlatvezető jelenlétében. A kimenő jelet állítsa 3 V-ra. 3. A soros kapcsolás összeállítása és a generátorfeszültség rákapcsolása a körre. 4. A kondenzátor feszültségének mérése a kézi digitális multiméterrel. 5. A rezonancia-görbe felvétele csillapítás nélkül. A csillapító ellenállást (R) 0-ra állítjuk a fokozatkapcsolóval. Először 600 Hz-től 1600-Hz-ig 50 Hz-es lépésekkel mérünk. A rezonanciafrekvencia és a félértékszélesség durva meghatározása után egy szűkebb Hz-es intervallumban a pontok felvétele 20 Hz-es lépésekben, végül a rezonancia-frekvencia körül 6-8 mérés 10 Hz-es lépésekben. 6. Mindig mérjük mindkét feszültséget, a generátorét illetve a kondenzátorét 7. Ismételje meg a mérést egy csillapító ellenállás beiktatása mellett az előbb leírt módon. 8. Ábrázolja a kondenzátor-feszültség és a generátor-feszültség hányadosát a frekvencia függvényében. Határozza meg a rezonancia-frekvencia,. és a sávszélességet valamint az ismeretlen induktivitást. C = 250 nf Soros rezgőkör rezonancia-görbéjének felvétele (13) 1 univerzális mérőműszer METEX 0,2 Hz 2 MHz 1 digitális multiméter METEX HG V 1 L, r önindukciós tekercs dobozban M 2L-3 1 R, fokozatkapcsoló dobozban M 11F-7 10 x 100 ohm 1 C kondenzátor dobozban M nf 1 csatlakozózsinór 1 koaxális kábel 6 mérőzsinór

21 A METEX MS-9195-es univerzális műszer használata A készülék alábbi három részét használjuk: 1. Függvénygenerátor, amely szinuszjelet, négyszögjelet, háromszögjelet, aszimmetrikus szinuszjelet, fűrészfogjelet, impulzusokat és TTL-szintű négyszögjelet képes előállítani hét frekvenciatartományban 0,2 Hz 2 MHz. 2. Frekvenciaszámláló: mérési tartomány 5 Hz 1,3 GHz. 3. Digitális multiméter: feszültségmérés max. 1000V DC, 750V AC, árammérés DC/AC max 20A, ellenállásmérés 40MΩ-ig, kapacitásmérés 400µF-ig, illetve logikai szintvizsgálatokra. A soros-párhuzamos RLC körök rezonanciájához szükséges jeleket a függvénygenerátor szolgáltatja. Ezt az 50-es gombbal kapcsolhatjuk be, illetve ha az 1-es kijelző nem üzemel, akkor ellenőrizzük, hogy be vannak-e kapcsolva a 52, 53-as kapcsolók (az egyik a frekvenciagenerátort kapcsolja, a másik a számlálót). Mivel ebben a mérésben nincs szükségünk a DC tápegységre, 42-es kijelzőn látható feszültség értéket csökkentsük a minimálisra a 43-as potenciométerrel. A kijövő szinuszos jelet a 18-as BNC csatlakozóról tudjuk levenni. Ehhez egy BNC végű koaxiális kábelre van szükség, melynek másik végén két banándugó található. A kimeneti ellenállás-kapcsoló gombot (27) kiengedett állapotba állítsuk (50 Ω). A 28-as gombbal tudjuk beállítani azt, hogy a számláló a kijövő jel frekvenciáját jelenítse meg. Ehhez azonban a 6-os gomb fölötti LED-nek világítania kell, ez jelzi azt, hogy a kijelző éppen frekvenciát mér. A 3-as csatornaválasztó gombbal az A csatornát válasszuk, a 4-es gate gombbal pedig 0,1 µs-ot. Először célszerű megmérni a frekvenciagenerátorból kijövő jel nagyságát. A 37-es forgókapcsolóval válasszuk ki a V jelet, hiszen váltakozó feszültséget akarunk mérni, és kapcsoljuk be a digitális multimétert a 35-ös nyomógombbal. Ez a műszer többfunkciós, így megfelelő körültekintéssel használjuk, különben téves értéket olvashatunk le. Alapbeállítás szerint bekapcsoláskor, ha már V-re állítottuk a kapcsolót, akkor egyenáramot lehet mérni. Ezért a 32-es jelű gombbal át kell váltanunk AC mérésre. Ezt a kijelző jobb oldalán jelzi az AC felirattal. (A felső sarokban láthatjuk a mért értéket dbben kijelezve.) Csatlakoztassuk a koaxiális kábel két banándugóját a digitális multiméter 40, 41-es bemenetére. Változtassuk a kijövő jel nagyságát a 19-es jelű gombbal, és állítsunk be 3V-os feszültséget. A kimenő jel frekvenciáját tartományonként előválaszthatjuk a 26 gombsorral, x1-től x1mhz-ig dekádonként. A tartományokon belüli szabályozást a 24-es gomb segítségével végezhetjük el. Válasszuk ki a x1k állást.

22 Soros rezgőkör rezonancia-görbéjének felvétele (14) 1 univerzális mérőműszer METEX 0,2 Hz 2 MHz 1 digitális multiméter METEX HG V 1 L, r önindukciós tekercs dobozban M 2L-4 1 R, fokozatkapcsoló dobozban M 11F-4 10 x 100 ohm 1 C kondenzátor dobozban M nf 2 csatlakozózsinór 2 koaxális kábel 7 mérőzsinór

23 Párhuzamos rezgőkör rezonancia-görbéjének felvétele (E28) 1. A hangfrekvenciás generátor csatlakozó zsinórját a hálózatba dugjuk és az előlapon levő kapcsolóval bekapcsoljuk a készüléket. (ON) 2. A jobboldali sávváltó (Hz) kapcsolóval a 630-2k Hz-es frekvenciatartományt választjuk meg. 3. A feszültséget a 600 Ω jelű egymás fölött levő csatlakozóhüvelyekről vesszük le. 4. A kijövő feszültséget mérő csővoltmérő szürke fokozat-kapcsolóját 100 V-ra, a vele koaxiális piros kapcsolót 600 Ω-ra állítjuk. 5. Összeállítjuk a rezgőkört a mérési tájékoztató kapcsolási vázlata szerint. 6. Az összeállítás és a gyakorlatvezető ellenőrzése után csatlakozunk a hanggenerátorhoz. 7. A rezgőkör csillapító ellenállását (R) először O-ra állítjuk be a fokozat-kapcsolóval. 8. A LEVEL gombbal durván és a FINE LEVEL gombbal finoman szabályozhatjuk a kijövő feszültséget, amit úgy állítunk be, hogy a mérési összeállításban szereplő áramerősség-mérőkön jól leolvasható kitéréseket kapjuk. (max. 100 V) 9. A frekvenciaskála közepén levő gombbal a frekvenciát szabályozhatjuk. 10. Jól megválasztott mérési pont alapján a rezonanciagörbe megrajzolható. 11. A mérést még egy másik csillapító ellenállás (R) mellett is végezzük el. (A kapacitás nagysága: 48 nf) Párhuzamos rezgőkör rezonancia-görbéjének felvétele (E28) 1 G hangfrekvenciás TR-0105 generátor 1 A milliampermérő EKM 10; 50mA 1 A milliampermérő EKM 10; 50mA 1 Rj fokozatkapcsoló dobozban M 11-F10 10x100 ohm 1 C kondenzátor dobozban M nf 1 L, r önindukciós tek. dobozban M 2L-10 1 csatl. zsinór 7 mérőzsinór