Журнал к лабораторной работе № 5 «Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях» по курсу «Электротехника и электроника»

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

Т.В. Авдеева, В.И. Волченсков, Т.О. Князькова 

 

 

Журнал  
к лабораторной работе № 5 
«Исследование переходных процессов 
в линейных электрических цепях»  
по курсу «Электротехника и электроника» 
 

Студент ________________ 

Группа _________________ 

Дата выполнения ________ 

 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2014 

УДК 621.3(076.5) 
ББК 31.2 
 А18 
 

 

Рецензент А. А. Мальцев 

 

 

 
Авдеева Т. В. 
А18  
Журнал к лабораторной работе № 5 «Исследование переходных 
процессов в линейных электрических цепях» по курсу 
«Электротехника и электроника» / Т. В. Авдеева, В. И. Вол-
ченсков, Т. О. Князькова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2014. — 16 с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-3849-5 

Содержит задания к лабораторной работе № 5 «Исследование 
переходных процессов в линейных электрических 
цепях».  
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих 
курс «Электротехника и электроника». 
Рекомендовано Учебно-методической комиссией Научно-
учебного комплекса «Фундаментальные науки» 
МГТУ им. Н. Э. Баумана. 
 
 
УДК 621.3(076.5) 
ББК 31.2 
 
 
 
 
 
 
 
 

ISBN 978-5-7038-3849-5 
 
 
       МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014 

Цель работы — исследование переходных процессов в линейных 
электрических цепях при наличии одного и двух накопителей 
энергии и влияния параметров исследуемой цепи на характер переходного 
процесса. 

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 

Лаборатория кафедры электротехники МГТУ им. Н.Э. Баумана 
оснащена универсальными стендами, позволяющими выполнять 
одинаковые лабораторные работы одновременно несколькими 
бригадами.  
Лицевая панель стенда разбита на участки, каждый из которых 
предназначен для выполнения определенной лабораторной 
работы. 
На лицевой панели нанесены схемы электрических цепей  
с указанием отдельных электротехнических устройств. С помощью 
небольшого набора проводов осуществляется окончательная 
сборка электрической цепи проводимого эксперимента.  
В лабораторной работе по исследованию переходных процессов 
используются: 
 
VD8 — диод; 
 
R10, R11, R16 — резисторы (R10 = 50 Ом, R11 = 153 Ом, R16 = 
= 227 Ом);  
 
L2 — катушка индуктивности (L2 = 0,6 Гн);  
 
Rк — активное сопротивление катушки индуктивности (Rк = 
= 110 Ом);  
 
C1 — батарея конденсаторов (C1 = 0,05…32 мкФ);  
 
S17 — S26 — выключатели к батарее конденсаторов (вверх — 
«Включено»);  
 
S1 — выключатель, подающий питание на весь стенд (вверх — 
«Включено»);  
 
генератор прямоугольных импульсов GFG-8219A;  

 
электронный вольтметр GDM-8246;  
 
двухлучевой осциллограф OCY-20.  
Примечание. При использовании осциллографа важно, чтобы 
его минусовый измерительный провод соединялся с «минусом» 
источника (генератора). 

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 

Задание 1. Исследование источника прямоугольных импульсов 

Опыт 1. Исследование источника прямоугольных импульсов. 
1. Соберите схему (рис. 1). В качестве источника напряжения 
используйте генератор прямоугольных импульсов 
0( ).
u t
 

 

Рис. 1 

2. Включите осциллограф и электронный вольтметр. 
3. Предъявите схему для проверки преподавателю. 
4. Включите генератор прямоугольных импульсов и по осциллографу 
установите частоту f = 50 Гц. Используя вольтметр, установите 
значение прямоугольных импульсов напряжения Uab = 4 В. 
Не изменяйте напряжение 
)
(t
uab
 во всех опытах. 

5. Зарисуйте осциллограмму напряжения 
)
(t
uab
, обозначьте 

оси координат и на них укажите шкалы (рис. 2). 

 

Рис. 2 

Задание 2. Исследование переходного процесса в цепи  
с одним накопителем энергии 

Опыт 2. Исследование переходного процесса в цепи с элементами 
R и C. 
1. Соберите схему (рис. 3), включив в нее батарею конденсаторов 
C1 и резисторы R10, R16. В качестве источника напряжения 
используйте генератор прямоугольных импульсов. Установите  
C1 = 8 мкФ. 

 

Рис. 3 

2. Включите осциллограф и электронный вольтметр. 
3. Предъявите схему для проверки преподавателю. 
4. Включите генератор прямоугольных импульсов с установленными 
в опыте 1 значениями частоты f = 50 Гц и прямоугольных 
импульсов напряжения Uab = 4 В. 
5. На вход осциллографа подайте напряжение с резистора  
R10 = 50 Ом, которое будет пропорционально току ( )
i t . Зарисуйте 
осциллограмму тока ( )
i t , обозначьте оси координат и на них укажите 
шкалы (рис. 4). 

 

Рис. 4 

6. Соберите схему (рис. 5), включив в нее батарею конденсаторов 
C1 (C1 = 8 мкФ) и резисторы R10, R16. В качестве источника 
напряжения используйте генератор прямоугольных импульсов.  

 

Рис. 5 

7. На вход осциллографа подайте напряжение 
( )
С
u
t . На экране 
осциллографа должны быть видны один или два периода зависимости 
( )

С
u
t . Зарисуйте осциллограмму напряжения 
( )
С
u
t , обозначьте 
оси координат и на них укажите шкалы (рис. 6). Используя 

осциллограмму, запишите значение постоянной интегрирования А 
(
0
A
U
 
).  

 

Рис. 6 

8. Установите C1 = 24 мкФ и снова выполните п. 7. Зарисуйте 
осциллограмму напряжения 
( )
С
u
t  (рис. 7). 

 

Рис. 7 

9. Выключите генератор. 
10. По осциллограммам пп. 7 и 8 для момента времени, когда напряжение 
на выходе генератора равно нулю (
0( )
0
u t 
), определите 
постоянные времени   переходных процессов тремя способами: 
 
расчетом (
)
RC
 
; 

 
графически (по длине подкасательной, проведенной в любой 
точке экспоненты до ее установившегося значения); 

 
графоаналитически, 
2
1

1

2

( )
ln
( )

C

C

t
t
u
t
u
t


 
. Отношение 
1

2

( )
( )

C

C

u
t
u
t
 и время 

1t  и 2t  определяются по осциллограмме. 

Объясните различие значений   для пп. 7 и 8. 
11. Запишите выражение функции 
( )
С
u
t  (при C1 = 8 мкФ) для 
интервала времени, когда напряжение на выходе генератора равно 
нулю (
0( )
0
u t 
), используя ранее полученные значения А и  . 
Опыт 3. Исследование переходного процесса в цепи с элементами 
R и L. 
1.  Соберите схему (рис. 8), включив в нее катушку индуктивности 
L2 и резисторы R10 и R16. В качестве источника напряжения 
используйте генератор прямоугольных импульсов. Установите L2 
в положение 2 (L2 = 0,6 Гн). 

 

Рис. 8 

2. Включите осциллограф и электронный вольтметр. 
3. Предъявите схему для проверки преподавателю. 
4. Включите генератор прямоугольных импульсов с установленными 
в опыте 1 значениями частоты f = 50 Гц и прямоугольных 
импульсов напряжения Uab = 4 В. 
5. На вход осциллографа подайте напряжение с резистора  
R10 = 50 Ом, которое будет пропорционально току ( )
i t . Зарисуйте 
осциллограмму тока ( )
i t , обозначьте оси координат и на них укажите 
шкалы (рис. 9). 
6. Соберите схему (рис. 10), включив в нее катушку индуктивности 
L2 и резисторы R10 и R16. В качестве источника напряжения 
используйте генератор прямоугольных импульсов. Установите L2 
в положение 2 (L2 = 0,6 Гн). 

Рис. 9 

 

Рис. 10 

7. На вход осциллографа подайте напряжение 
( )
L
u
t . Зарисуйте 

осциллограмму напряжения 
( )
L
u
t , обозначьте оси координат и на 
них укажите шкалы (рис. 11). 

 

Рис. 11 

,i

,
L
u

8. Установите катушку индуктивности L2 в положение 3 (L2 = 
= 9,5 Гн) и снова выполните п. 7. Зарисуйте осциллограмму напряжения 
( )

L
u
t  (рис. 12). 

 

Рис. 12 

9. Выключите генератор. 
10. По осциллограммам, полученным в пп. 7 и 8, для интервала 
времени, когда напряжение на выходе генератора равно нулю 
(
0( )
0
u t 
), определите постоянные времени   переходных процессов 
аналогично п. 10 в опыте 2. Объясните различие значений 
  для пп. 7 и 8. 
11. Запишите выражение функции 
( )
L
u
t  (для L2 = 0,6 Гн, переключатель 
L2 поставить в положение 2) для интервала времени, 
когда напряжение на выходе генератора равно нулю (
0( )
0
u t 
), с 
учетом вычисленных ранее значений А и  . 

Задание 3. Исследование переходного процесса в цепи  
с двумя накопителями энергии 

Опыт 4. Исследование переходного процесса при разряде конденсатора (
C1) через катушку индуктивности (L, Rк) и резистор R10. 
1. Соберите схему (рис. 13). Установите C1 = 0,2 мкФ, L2 = 0,6 Гн 
(L2 — в положение 2), резисторы R10 и R11. В качестве источника 
напряжения используйте генератор прямоугольных импульсов. 

,
L
u