Электротехника, электроника и схемотехника ЭВМ : линейные электрические цепи

УДК 
621.3 
 
Б12 

Р е ц е н з е н т  
канд. экон. наук, проф. И.П. Ильичев 

Бабичев Ю.Е. 
Б12  
Электротехника, электроника и схемотехника ЭВМ : линейные электрические цепи : лаб. практикум / Ю.Е. Бабичев. – М. : 
Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2017. – 70 с. 
 
 
Приведено описание пяти лабораторных работ по исследованию линейных электрических цепей в установившемся и переходном режимах. Рассмотрены двухполюсные и четырехполюсные элементы. В одной из работ 
исследуется резонанс напряжений. Приводятся также требования к оформлению отчетов по лабораторным работам. 
Предназначен для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», может быть использован студентами других направлений подготовки. 

УДК 621.3 

 

 

 

 

 

 
 
 Ю.Е. Бабичев, 2017 
 
 НИТУ «МИСиС», 2017 

СОДЕРЖАНИЕ 

Краткое описание миниатюрной электротехнической лаборатории  .............. 3 

Лабораторная работа 1.  
Исследование линейной электрической цепи постоянного тока  .................... 5 

Лабораторная работа 2.  
Измерение комплексных потенциалов электрической цепи  ......................... 11 

Лабораторная работа 3.  
Исследование явления резонанса в последовательной R, L, C-цепи  
(резонанс напряжений)  ..................................................................................... 23 

Лабораторная работа 4.  
Исследование пассивных четырехполюсников  .............................................. 36 

Лабораторная работа 5.  
Исследование переходных процессов в цепях с одним накопителем  .......... 48 

Приложение. Требования к оформлению отчетов  
о лабораторных работах  ................................................................................... 56 

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МИНИАТЮРНОЙ 
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ 

Миниатюрная электротехническая лаборатория МЭЛ-2 выполнена в корпусе с габаритными размерами 50×35×17 см. Эскиз наборного поля показан на рис. 1. Наборное поле разделено на шесть зон: 
1. Линейные и нелинейные цепи постоянного тока. 
2. Переменный ток, частотные характеристики, фильтры, четырехполюсники, переходные процессы. 
3. Длинная линия. 
4. Функциональный генератор. 
5. Трехфазные цепи. 
6. Выпрямитель. 

 

Рис. 1. Зоны наборного поля установки МЭЛ-2 

Миниатюрная электротехническая лаборатория в зоне 1 имеет два 
независимых регулируемых источника постоянного напряжения (Е1 
и Е2) с изолированными выводами, защитой от перегрузки и звуковой сигнализацией, дополнительные источники питания электронных блоков и операционных усилителей. Включение источников постоянного напряжения (Е1 и Е2) производится тумблером «Сеть» в 
правом верхнем углу лицевой панели. 
Миниатюрная электротехническая лаборатория содержит встроенный функциональный генератор. Он формирует сигналы синусои

дальной, прямоугольной и треугольной формы и имеет плавную перестройку частоты в диапазоне от 20 Гц до 1 МГц с возможностью 
частотной модуляции для снятия амплитудно-частотных характеристик. Частоту колебаний измеряет цифровой частотомер, работающий в том же частотном диапазоне. Функциональный генератор 
включается своим тумблером, находящемся на лицевой панели 
МЭЛ-2 в левом верхнем углу зоны генератора. 

Описание функционального генератора 

Блок функционального генератора сигналов содержит специализированную микросхему генератора, буферный операционный усилитель, схему генератора линейного пилообразного напряжения. Эскиз лицевой панели функционального генератора показан на рис. 2. 
Генератор имеет переключатель диапазонов, переключатель формы сигналов, клеммы соединения с внешними цепями. Частота устанавливается ручками регулировки «Грубо» и «Плавно» и контролируется частотомером. В режимах генерации прямоугольных и треугольных сигналов ручкой «Скважность» можно регулировать отношение длительностей импульса и паузы или прямого и обратного 
хода пилы. Ручкой «Амплитуда» регулируется уровень выходного 
напряжения. 

 

Рис. 2. Лицевая панель функционального генератора 

Режим девиации частоты включается поворотом ручки «Девиация» со щелчком из крайнего левого положения. При этом сигнал 
имеет линейную частотную модуляцию относительно среднего значения относительно отключенной девиации. Размах девиации регулируется поворотом ручки «Девиация». Этот режим может быть использован для наблюдения на осциллографе формы амплитудночастотных характеристик контуров. Для выполнения лабораторных 
работ, приведенных в данном пособии, режим девиации должен 
быть отключен поворотом ручки без усилий в крайнее левое положение до щелчка. 
Частотомер предназначен для измерения частоты периодического 
сигнала любой формы на выходе генератора и отображения ее на четырехразрядном семисегментном индикаторе. Диапазон измерения 
частоты составляет от 20 Гц до 1 Мгц. 

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я  Р А Б О Т А  1  

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 
ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Содержание работы. Опытное исследование свойств линейной 
электрической цепи, нахождение токов в ветвях методом наложения 
по законам Кирхгофа, определение потенциалов точек электрической 
цепи, исследование передачи энергии от активного двухполюсника 
нагрузке и сопоставление опытных и теоретических данных. 

Краткие сведения из теории 

В электрических цепях соотношения между токами, напряжениями, ЭДС и сопротивлениями определяются по законам Кирхгофа. 
Согласно первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов 
в любом узле электрической цепи равна нулю, т.е. 

0.
I 

 
Второй закон Кирхгофа формулируется следующим образом: алгебраическая сумма напряжений в любом замкнутом контуре электрической цепи равна нулю: 

0.
U 

 
При наличии в рассматриваемом контуре источников ЭДС второй 
закон Кирхгофа формулируется следующим образом: алгебраическая 
сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме напряжений, т.е. 

.
E
U



 
Наглядное представление о распределении потенциала в электрической цепи дает потенциальная диаграмма, являющаяся графической интерпретацией зависимости потенциала какой-либо точки (места соединения элементов) электрической цепи относительно некоторой точки отсчета (потенциал которой принимается за нулевой) от 
сопротивления участка цепи относительно той же точки. 
При построении потенциальной диаграммы по оси абсцисс откладывают сопротивления участков вдоль контура, начиная с точки отсчета, а по оси ординат – потенциалы относительно точки отсчета. 
Каждой точке участка цепи или замкнутого контура соответствует