Versuchsanleitung - Universität Paderborn

Universität Paderborn – Fakultät für Naturwissenschaften - Physikalisches Praktikum
E5 Gleichrichterschaltungen
Fragen: (A) Periodische Wechselspannungen.
Begriffe: Frequenz, Periodendauer, Maximalwert, Effektivwert. Gleichrichterschaltung: Einweg-, Zweiweg- und Brückenschaltung. (B)
Siebschaltungen mit Ladekondensatoren. Eigenschaften des Kondensators. Gleichspannung Brummspannung.
3. Messen Sie den Effektivwert der Wechselspannung Ueff mit einem Voltmeter.
4. Erklären Sie den Zusammenhang zwischen
Ueff und Umax.
II: Einweggleichrichtung (Abb. 2).
Aufgabe: Der Versuch umfasst zwei Teile:
(A) Gleichrichtung von Wechselspannungen
nach drei verschiedenen Methoden. (B) Siebschaltungen mit verschiedenen Ladekondensatoren bei wechselndem Laststrom.
Versuchsbeschreibung: Dioden, Lastwiderstand
und Ladekondensatoren befinden sich fest verdrahtet und mit Steckanschlüssen versehen in
einem Schaltkasten. Die erforderlichen Spannungen werden aus einem Netztransformator
220/2·12 V zugeführt. Die Messungen der Spannungen und Ströme erfolgt mit Vielfachmessinstrumenten, die Messung der Wechselspannungen mittels eines Oszilloskops. Die einzelnen
Versuchsabschnitte werden nach angegebenen
Schaltplänen gesteckt. Vor Einschalten der
Spannung ist die Schaltung zu überprüfen!
Abb. 2. Einweggleichrichtung.
1. Welche Unterschiede ergeben sich zur Wechsel-spannung?
2. Ermitteln Sie Periode, Frequenz und Maximal-wert der pulsierenden Ausgangsspannung
Ua.
3. Erläutern Sie warum der Maximalwert durch
die Gleichrichtung geringer geworden ist.
Versuchsdurchführung:
III: Zweiweggleichrichtung (Abb. 3).
(A)
I: Oszilloskopieren der sekundären Wechselspannung. Die Oszillogramme sind mit der Cursor- Funktion auszulesen. Es ist auf die Position
des Nullpunktes (Ground) zu achten, Versuchsaufbau siehe Abb. 1.
Abb. 3. Zweiweggleichrichtung.
Abb. 1. Versuchsaufbau für Teil A.
1. Ermitteln Sie Periode, Frequenz und den Maximalwert von Ua
2. Welche Vor- und Nachteile besitzt die Zweiweg- gegenüber der Einweggleichrichtung?
1. Ermitteln Sie die Periodendauer und die Frequenz der Schwingung.
2. Messen Sie am Oszilloskop die Maximalwerte der Wechselspannung, sowie den Wert -Umax
zu +Umax≅Uss (Spitze-Spitze).
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E5 Gleichrichterschaltungen
IV: Brückengleichrichtung (Abb. 4).
Abb. 5. Versuchsaufbau für Teil B.
Literatur. [BS], [Ti], [Wa], [TS]
Abb. 4. Brückenschaltung.
1. Ermitteln Sie den Maximalwert von Ua
2. Warum ist dieser Wert geringer als bei der
Ein- und Zweiweggleichrichtung?
3. Welche Vorteile weist diese Schaltung gegenüber der Zweiweggleichrichtung auf?
(B) Siebung.
Aufbau der Einweggleichrichtung siehe Abb. 5.
Belastung mit R=1 kΩ. Siebung mit CL=10, l00,
l000 µF.
1. Wie verhält sich der Gleichspannungsanteil
der Ausgangsspannung und wie der Brummspannungs-anteil UBr?
2. Belasten Sie die Schaltung mit RL=500 Ω
(RL=RiRa). Welche Unterschiede ergeben sich
zur Belastung mit RL=1 kΩ?
3. Ermitteln Sie die effektiven Gleichspannungen mit dem Voltmeter bei RL=500 Ω, ohne und
mit den Ladekondensatoren.
4. Wie lassen sich die gemessenen Effektivwerte
erklären?
5. Wann fließt Strom durch die Gleichrichterdiode und wann nicht? Begründen Sie ihre Ansicht.
6. Ermitteln Sie mit dem Oszilloskop die
Brummspannungen bei Ein- und Zweiweggleichrichtung, RL=500 Ω; CL=l0, l00, l000 µF.
Version 02/2008