گزارش کاراموزی آشنايي با اجزاي غير فعال مدار و وسايل مورد استفاده در آزمايشگاه مدار الكتريكي

گزارش کاراموزي آشنايي با اجزاي غير فعال مدار و وسايل مورد استفاده در آزمايشگاه مدار الكتريكي در 23 صفحه ورد قابل ويرايش

آزمايش اجزاي مدار و وسايل آزمايش


هدف :



آشنايي با اجزاي غير فعال مدار و وسايل مورد استفاده در آزمايشگاه مدار الکتريکي 1





وسايل آزمايش :



اسيلوسکوپ ، مولد سيگنال 2عـدد ، مقاومت چهار عدد (يک کيلو اهمي) ، خازن (يک ميکرو فارادي ) ، خازن الکتريکي دو عدد ، مـالـتيمتر ديجيتالي ، برد بورد ، سيمهاي مفتولي نازک و سيمهاي رابط





تئوري آزمايش :



در آزمـايشـهـاي مــربـوط به مدارهاي الکتريکي 1، اجـزاي غير فعال مدار ، شامل مقاومت ، خازن و سلف و اجزاي فعال شامل منابع ولتاژ مستقيم و متناوب و نيز وسايل اندازه گيري مثل ولتمتر، آمپـرمتـر و اهـم متر و مالتيمتر و همچنين اسيلوسکوپ ، مولد سيگنال ، واتمتر، کنتور برق ، کرونومتر، برد بورد و وسايل مختلف ديگري استفاده ميشود.

با برخي اجزا و وسايل و کاربرد آنها از قبل (از آزمايشگاه فيزيک) آشناييت داريم.

از جمله ضمن آشنايي با اصول کار اسيلوسکــوپ و مولد سيگنال موارد زير را مورد بررسي قرار مي دهيم :

ايجاد و مشاهد? امواج سينوسي ، مربعي و مثلثي

اندازه گيري ولتاژ پيک تو پيک ، ماکزيمم و مؤثر

ايجاد موج مربعي توسط دستگاه اسيلوسکوپ

تعين بسامد و زنان تناوب امواج مشاهده شده روي صفحه اسيلوسکوپ

آشنايي با اختلاف فاز

برهم نهي يا ترکيب امواج سينوسي

ايجاد و مشاهد? اشکال ليساژو

تعين بسامد مجهول يک موج سينوسي با معلوم بودن بسامد موج سينوسي ديگر و داشتن شکل ليساژو

گرفتن امواج با دامنه ها و بسامدهاي مختلف از مولد سيگنال و دادن آن به اسيلوسکوپ همچنين با ساختمان و طرز کار گالوانومتـر(ميلي آمپرسنج حساس) واساس کار وسايل اندازه گيري جريان و نيز با روش استفاده از مالتيمتر ديجيتالي و آوومتر آشنايي پيدا کرديم.همچنيـن از مولدهاي جايان مستقيم و متناوب استفاده شده است.





مقاومت :



عنصري است که انرژي الکتريکي را به صورت حرارت مصرف يا تلف مي کند. رابط? بين ولتاژ و جــريان يک مقـاومت ايده آل از قانون اهم پيروي مي کند.مقاومتها ممکن است ثابت يا متغير ساخته شوند.مقاومتهاي متغير داراي سه سر هستند.که دو سر ابتدايي و انتهايي آنها ثابت و سر مياني داراي اتصالي لغزنده است ،در اين نوع مقاومت ، مقاومتهاي مختلف از دو سري که شامل يک سر ثابت و يک سر لغزنده است،حاصل مي شود. رئوستا وپتانسيومتر گونه هاي از مقاومتهاي متغيراند. مقاومتهاي ثـــابت داراي دو سر هستـنــد و ممکـــن است داراي مقادير استاندارد يا غير استاندارد باشند. مقـــاومت غير استاندارد مي تواند بر حسب نياز هر مقداري داشته باشد، مثل يک مقاومت فلزي . مقاومتهاي استاندارد فقط مقادير خاصي دارند.مقاومتهاي با توان حرارتي کم را اغلب از مواد کــــربني مي سازند که از جمل? ارزانترين و پر مصرف ترين آنهاست و مقدار مقاومت آنها به وسيله کد رنگي مشخص مي شود.

در اين روش بر روي مقاومت کـــــربني چهار حلقه رنگي وجود دارد که حلقه اول رقم اول و حلقه دوم،رقم دوم و حلقه سوم،ضريب و حلقه چهارم که به رنگ طلايي يا نقره اي يا بي رنگ است نشان دهند? تلورانس (درصد خطا) مقاومت است .

در صورتي که مقــــاومتي داراي پنج حلقه رنگي باشد .سه حلقه اول معرف رقم اول تا سوم و حلقه چهارم معرف ضريب و حلقه پنجم نشاندهند? تلورانس مقاومت خواهد بود.





خازن :



جزء ديگر مدار خازن است،به طوري که شدت جرياني که از آن مي گذرد مستقيماً با ميزان تغييرات واتاژ دو سر آن نسبت به زمان متناسب اسـت .واحـد انـدازه گيري ظــــرفيت خازن فـــاراد(F) است که چــون واحد بزرگي است از ميکرو ، نانو و پيکو استفاده مي کنيم . يک

خازن واقعي داراي مقــاومت نشتي است و از اين رو مدل يک خازن واقعي را مي توان به صورت يک خازن ايده آل که با مقاومت نشتي (Rc) موازي شده باشد ، در نظر گرفت . مقاومت نشتي خـــازنها نــاشي از هدايت کم عايق بين صفحات رساناي خازن است. ساختمان خازنها بسته به مورد استفاده آنها متفاوت است و ممکن است کاغذي ، سراميکي ، الکتروليتي و ... باشد. خـــازنها با ظرفيت کم از pF1 تا pF104 داراي عايقي از جنس ميکا يا سراميک هستند و تلفات حـــــــرارتي کم و مقـاومت نشتي بزرگ دارند .خازن ميکا در مقايسه با خازن سراميکي تغييرات ظرفيت کمتري نسبت به دما دارند. خازنهاي با ظرفيت زياد ،از يک تا چند ميکرو فاراد ،از نوع الکــتروليتي هستند . اين خازنـها تـلـفــات حـرارتي بيشتر و نيز تغييرات ظرفيت کمتري نسبت به دما دارند.اين خازنها قطبي هستند يعني يک سر آنها نسبت به سرديگر مثبت است .بنابر اين هنگام استفاده از خازنهاي الکتروليتي بايد قطبيت آنها رعايت شود.





سلف :



جزء ديگري از مدار سلف اســـت که به اسم خـــودالقا ،چـــوک يا کويل نيز شناخته مــي شود.

سلف واقعي هميشه داراي مقداري مقاومت است که از مقاومت سيم آن ناشي مي شود، بنابراين مدل يک سلف واقعي به صورت يک سلف ايده آل است که با يک مقاومت (RL) سري شــــده باشد . سلفها از پيچيدن يک رشته سيم حول استوانه اي عايق از جنس پلاستيک ، ســراميک يا کاغذ ساخته مي شوند. مقدار ضريب خودالقاي يک سلف را مي توان با قرار دادن هسته اي از جنس مواد فرو مغناطيس در داخل استوانه عايق ، به ميزان زيادي افزايش داد. واحد ضــريب خودالقايي سلف ، هانري (H) است ولي از ميلي هانري و ميکرو هانري نيز استفاده مي شود .







برد بورد :



تخته آزمايش يا برد بورد وسيله اي است براي ساخت سريع مدارهاي الکتريکي و الکترونيکي در آزمايشگاه . ايــن وسيله با سوراخهاي فنرداري که دارد ، نيازبه لحيم کاري را برطرف مي کند.در عين حال چون پايه هاي عناصـــر مختلف (خازن،مقاومت،ديود،ترانزيستورو...)ممکن است ضخيم و خارج از تحمل فنر داخـل بـرد بـورد بـاشـد ،مي تـوان آنها را به سيمهاي نازکي لحيم کردهو سپس سيمها را درون سوراخهاي برد بورد قرار داد.

اختلاف فاز و اندازه گيري آن



اگر دو جريان ، دو ولتاژ يا يک جريان و يک ولتاژ و يا هر دو کميت تناوبي داراي بسـامــــــد يـکسـان بـاشـنـد و هــر دو در يـک زمـان به مـقـدار ماکزيمم و صفر خود برسند ، مي گوييم با يکديگر همفازند. در صورتي که در زمانهاي مختلف به ماکـزيمم برسند با يکديگر اختلاف فاز دارند و يکي از ديگري به اندازه زاويه في جلوتر خواهد بود .

با استفاده از اشکال ليساژو مي توان اختلاف فاز را اندازه گيري کرد . دو سيگنال با بسامدهاي مساوي را به دو محور اسيلوسکوپ وصل مي کنيم ، شکل ايجاد شده روي صفحه اسيلوسکوپ ممکن است دايره ، بيضي يا خط مستقيم باشد .

بهتر است تقويت کننده هاي افقي و عمودي را طـوري تـنـظيم کنيـم که بر روي هـر دو مـحـور انحراف مساوي داشته باشيم .تصوير لـيـسـاژو بـراي اختلاف فاز بين صفر و نود درجه بيضي است .

براي اندازه گيري اختلاف فاز بين ولتاژ و جريـان در يک مدار RC بايستي اسيلوسکوپ را به صورت زير در مدار قرار داد :





تئوري آزمايش :



هرگـاه مقـاومتـي را بـا يک خازن به طور موازي اتصال داده و آنها را به يک ولتاژ متناوب وصل کنيم ،جريـاني که از مقاومت عبور مي کند (IR) با ولتاژ (V) همفاز است در حالي که جريان IC که از خازن مي گذرد به اندازه نود درجه از ولتاژ جلو مي افتد .





ابتدا مـولـد سيگنال را روي بسامد KHz2 و مقدار ولتاژ خروجي را روي V5 پيک تو پيک تـنظيم مي کنيم .از مقـاومـت R1 استفـاده مـي کنيم تا جريان خازن به طور غير مستقيم اندازه گيري شود .براي هر بسامد آزمايشات و اندازه گيري را انجام مي دهيم تا مقادير خواسته شده در جدول از جمله ولتاز دو سر مقاومت ، جــريـان در خازن C ، ولتاژ دو سر مقاومت R2 ، جريان در مقاومت R2 ،زاويه فاز از روي سينوس آن ، مقدار جريان کل ، نشان مي دهيم که جذر مجذورات جريانهاي IR و IC برابر با جريان کل است را به دست مي آوريم .