Laborator 3 Divizorul de tensiune. Divizorul de curent Obiective: o Conexiuni serie şi paralel, o Legea lui Ohm, o Divizorul de tensiune, o Divizorul de curent, o Implementarea experimentală a divizorului de tensiune, o Implementarea experimentală a divizorului de curent. Echipamente: o Placa multifuncţională Digilent Explorer, o Multimetru digital, o Rezistori. Suport teoretic: Prelab: o Curs 2 (Prezentare Microsoft Power Point): Topologia circuitelor electrice, Corespondenţa schemă electrică circuit echivalent, Conexiuni serie şi paralel, Legea lui Ohm, Conexiuni serie pentru rezistori, Divizorul de tensiune, Conexiuni paralel pentru rezistori, Divizorul de curent. 1. Se dă circuitul de mai jos: 1
I VR Fig. 1 Enunţaţi şi scrieţi expresia analitică a legii cu ajutorul căreia se poate calcula valoarea curentului prin rezistorul R. 2. Se dă circuitul de mai jos: VR1 VR2 Fig. 2 a. Scrieţi expresia analitică a rezistenței echivalente la bornele AB. b. Scrieţi expresia analitică a tensiunii la bornele rezistorului R1. 3. Se dă circuitul de mai jos: I IR2 Procedură: Fig. 3 a. Scrieţi expresia analitică a rezistenței echivalente la bornele AB. b. Scrieţi expresia analitică a curentului ce trece prin rezistorul R2. 1. Modelul sursei reale de tensiune: Se dă circuitul de mai jos: 2
A Vsursă Vgol B Fig. 4. Modelul sursei reale de tensiune. a. Setați tensiunea sursei la 5V. b. Măsurați tensiunea la bornele sursei cu ajutorul unui voltmetru. c. Conectați la bornele AB ale sursei de tensiune un rezistor de 100 Ω. Desenați circuitul echivalent obținut și măsurați din nou tensiunea între bornele AB. d. Explicați diferențele între cele două valori obținute prin măsurătorile efectuate la punctele b și c și scrieți expresia analitică cu ajutorul căreia se pot calcula căderile de tensiune pentru circuitul desenat mai sus. 2. Divizorul de tensiune Pentru circuitul de mai jos, se cunosc: 5.1kΩ, 1.5kΩ, și Vgol tensiunea de mers în gol măsurată la bornele AB: A VR1 Vgol VR2 Vgol B Fig. 5. Divizor de tensiune cu 2 rezistori. 3
A) Circuitul echivalent al divizorului de tensiune din fig.5 este: A VR1 Vsursă Vgol VR2 Modelul unei surse reale de tensiune Fig. 6. Circuitul echivalent al divizorului de tensiune din fig.5. B B) Dacă Vsursă=5V și R0=50Ω: a. Calculați căderea de tensiunela bornele AB, V Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). b. Calculați rezistența echivalentă la bornele AB. c. Calculați valorile tensiunilor VR1 și VR2. Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). d. Repetați punctele b. și c. pentru 2kΩ. e. În serie cu R1 și R2 se conectează un rezistor R3=1kΩ. Calculați tensiunile VR1, VR2, și VR3. Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). a. Folosind multimetrul, măsurați valoarea rezistenței pentru rezistorii aleși în Fig.4: 5.1kΩ, 1.5kΩ. b. Folosind rezistorii aleși la punctul a., implementați pe placa multifuncțională Digilent Explorer circuitul din Fig. 5. c. Folosind multimetrul, măsurați valoarea rezistenței echivalente la bornele AB. d. Setați tensiunea sursei la 5V. Măsurați cu ajutorul unui voltmetru tensiunea la bornele AB, V Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). e. Măsurați cu ajutorul unui voltmetru tensiunile VR1, și VR2. Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). f. Repetați punctele b. și c. pentru 2kΩ. g. În serie cu R1 și R2 se conectează un rezistor R3=1kΩ. Măsurați cu ajutorul unui voltmetru tensiunile VR1, VR2, și VR3. Notați valorile calculate în Tabelul 1 (Anexa 1). 3. Conexiuni serie și paralel Circuitul din Fig.7 este implementat pe placa multifuncțională Digilent Explorer. 4
Folosind multimetrul: Fig. 7 a. Măsurați rezistența echivalentă la bornele AB, dacă bornele CD și EF sunt în b. Măsurați rezistența echivalentă la bornele AB, dacă bornele CD și EF sunt în c. Măsurați rezistența echivalentă la bornele CD, dacă bornele AB și EF sunt în d. Măsurați rezistența echivalentă la bornele CD, dacă bornele AB și EF sunt în e. Măsurați rezistența echivalentă la bornele EF, dacă bornele AB și CD sunt în f. Măsurați rezistența echivalentă la bornele EF, dacă bornele AB și CD sunt în Întrebări pentru raportul de laborator: 1. Pentru circuitul din fig.7: a. Calculați rezistența echivalentă la bornele AB, dacă bornele CD și EF sunt în b. Calculați rezistența echivalentă la bornele AB, dacă bornele CD și EF sunt în c. Calculați rezistența echivalentă la bornele CD, dacă bornele AB și EF sunt în d. Calculați rezistența echivalentă la bornele CD, dacă bornele AB și EF sunt în e. Calculați rezistența echivalentă la bornele EF, dacă bornele AB și CD sunt în f. Calculați rezistența echivalentă la bornele EF, dacă bornele AB și CD sunt în 2. Explicați diferența între valorile măsurate și valorile calculate. 5
3. Pentru circuitul din Fig.2, calculați curentul total ce trece prin circuit, precum și curenții care trec prin fiecare rezistor. 4. Pentru circuitul de mai jos se dau: R1 V=5V. 5k, R2 2k, R3 R4 R5 R6 8k și V Fig.8 a. Specificați care din elemente sunt conectate în serie și care sunt conectate în paralel. b. Calculați rezistența echivalentă a circuitului. c. Calculați căderile de tensiune pe fiecare rezistor din circuit. d. Calculați curenții care trec prin fiecare rezistor din circuit. 6
Anexa 1 Tabel 1 Divizorul de tensiune Vgol[V] VR1 [V] VR2 [V] VR3 [V] R3= R3= R3= R3= Valori calculate Valori măsurate (Multimetru) Valori calculate Valori măsurate (Multimetru) Valori calculate Valori măsurate (Multimetru) Valori calculate Valori măsurate (Multimetru) 7
Anexa 2 Procedura de măsurare a căderilor de tensiune din circuitul din fig.5 Măsurarea tensiunii VR1 cu ajutorul unui voltmetru (căderea de tensiune pe rezistorul R1) + - Măsurarea tensiunii VR2 cu ajutorul unui voltmetru (căderea de tensiune pe rezistorul R2) + - Măsurarea tensiunii V cu ajutorul unui voltmetru + - 8