Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik Teil 3
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Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik Teil 3 Jede Gruppe benötigt zur Durchführung dieses Versuchs einen USB-Speicherstick ! max. 2GB, FAT32 Name: Studienrichtung: Versuch 11 Bedienung des Oszilloskops Versuch 12 Phasenverschiebung Versuch 13 Reihenschwingkreis Versuch 14 Schaltvorgänge an Spule und Kondensator Testat : Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik für Elektrotechniker Wechselstrom, Schaltvorgänge 3 Seite 1 11. Bedienung des Oszilloskops 11.1 Versuchsbeschreibung Ein Oszilloskop stellt die Spannung über ihren zeitlichen Verlauf dar, d.h. es werden die physikalischen Größen Spannung und Zeit gemessen. Ein Oszilloskop wird verwendet, wenn periodische wiederkehrende Signale bildlich dargestellt werden müssen. Ein Frequenzgenerator erzeugt Spannungen, die sich in der Form, der Frequenz und der Amplitude verändern lassen. 11.2 Versuchsdurchführung Verbinden Sie das Oszilloskop mit dem Frequenzgenerator. Machen Sie sich mit der Bedienung der Geräte vertraut. Klären Sie für sich folgende Punkte: - Welche Funktionen haben die Tasten AUTOSET , SEC/DIV (Zeitbasis), VOLT/DIV (Spannungsverstärkung) ? Wie verschiebt man das dargestellte Signal horizontal und vertikal? Wie kann man Messungen durchführen? Wie misst man mit der Cursorfunktion? Wie speichert man die Bildschirmdarstellung auf einen USB-Speicherstick? Wie verstellt man am Funktionsgenerator die Frequenz, die Kurvenform und die Amplitude der Ausgangsspannung? Wie misst man einen Strom mit dem Oszilloskop? Oszillografieren Sie die Spannungsgrundformen Sinus, Rechteck und Dreieck. Messen Sie für eine beliebige Frequenz an jeder Kurvenform die Periodendauer T, die Frequenz f, den Scheitelwert und den Effektivwert der Spannung U. Speichern Sie die Ergebnisse für jede Kurvenform auf einen Speicherstick. Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik für Elektrotechniker 3 Wechselstrom, Schaltvorgänge Seite 2 12. Phasenverschiebung 12.1 Versuchsbeschreibung An einem Wechselstromverbraucher tritt zwischen der Spannung und dem Strom der Phasenverschiebungswinkel φ auf. Er gibt an, um welchen Winkel die Spannung dem Strom vorauseilt. 12.2 Versuchsdurchführung : Bauen Sie die angegebene Schaltung auf und oszillografieren Sie die Spannung U und den Strom I. Verstellen Sie die Frequenz und beobachten Sie die Veränderung des Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung. Wodurch wird diese Änderung hervorgerufen? Messen Sie mit der Cursorfunktion den Zeitunterschied Δt zwischen den Nulldurchgängen. Errechnen Sie aus der gemessenen Frequenz die Periodendauer T und errechnen Sie den Phasenwinkel φ über den Dreisatz: T ^= 360° Δt =^?° für einen kapazitiven und einen induktiven Belastungsfall. Speichern Sie die Ergebnisse auf ihren Speicherstick. 12.3 Versuchsaufbau C = 1μF FG u ~ L = 35mH R = 100Ω Quelle Widerstand Kondensator Induktivität FG R C L Oszilloskop Funktionsgenerator R-Dekade C-Dekade Phywe Spule 1200Wdg. ohne Kern Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik für Elektrotechniker 3 Wechselstrom, Schaltvorgänge Seite 3 13. Reihenschwingkreis 13.1 Versuchsbeschreibung Sind in dem Netz, in dem ein Schaltvorgang stattfindet, eine Induktivität L und eine Kapazität C wirksam, so kann eine Schwingung entstehen. Entscheidend für das Auftreten einer Schwingung ist, dass zwei unterschiedliche Energiespeicher vorliegen. 13.2 Versuchsdurchführung Bauen Sie die angegebene Schaltung auf. Stellen Sie am Frequenzgenerator eine Rechteckspannung von 300 – 400 Hz ein. Oszillografieren Sie die Kondensatorspannung uC. 13.2.1 Messen Sie mit der Cursorfunktion die Resonanzfrequenzen als Abstand zwischen zwei Schwingungsmaxima. Speichern Sie ihre Ergebnisse auf ihren Speicherstick C = 4 nF; 10 nF; 40 nF RD = 0 L = 280 mH (Spule 35mH mit offenem Kern) 13.2.2 Oszillografieren Sie die Kondensatorspannung uC bei Veränderung des Dämpfungswiderstands RD. RD = 0; 2kΩ ; 4kΩ ; 10kΩ C = 4 nF 13.3 Versuchsaufbau FG R uQ L C uc f = 300-400 Hz Quelle Widerstand Kondensator Induktivität FG R C L Oszilloskop Funktionsgenerator Phywe Spule 1200 Wdg mit offenem U-Kern Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik für Elektrotechniker 3 Wechselstrom, Schaltvorgänge Seite 4 14. Schaltvorgänge an Spule und Kondensator 14.1 Versuchsbeschreibung Wird ein Kondensator über einen Widerstand an eine Gleichspannung angeschlossen, so fließt ein von der Zeit abhängiger Ladestrom. Die Spannung am Kondensator erreicht erst nach einer hinreichend langen Zeit den statischen Endzustand. Wird eine Spule über einen Widerstand an Gleichspannung angeschlossen, so fließt ein von der Zeit abhängiger Spulenstrom. Die über die Spule induzierte Spannung ist von der Änderungsgeschwindigkeit des Spulenstromes abhängig. Das periodische Schalten wird durch Anlegen einer Rechteckspannung erzeugt. 14.2 Versuchsdurchführung Messen Sie für zwei unterschiedliche Werte von C den Strom iC und die Spannung uC. Messen Sie für zwei unterschiedliche Werte von L den Strom iL und die Spannung uL. Speichern Sie die Ergebnisse auf ihren Speicherstick. C = 0,5µF ; 1,5µF L = 2 mH ; 35 mH 14.3 Versuchsaufbau FG R u R= i c uQ FG R u R L -uL uQ C f = 100Hz-200Hz -u c f = 100Hz-200Hz Versuchsauswertung Ausdruck der Messergebnisse in Form eines Berichts.
