Дослідження випрямляча змінного струму із стабілітроном за допомогою осцилографа

Під час виконання досліду ми складаємо простий випрямляч змінного струму з трансформатора, чотирьох діодів, конденсатора та стабілітрона, а також досліджуємо його роботу за допомогою осцилографа.

Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії:

Power supply unit

джерело струму

Diode

випрямні напівпровідникові діоди (4 шт.)

Transformer

трансформаторз осердям

Electrolytic capacitor

конденсатор(на 10 мкФ)

Zener diode

стабілітрон

Fixed-value resistor

резистор(на 50 Ом)

wires

з’єднувальні провідники

Додаткове обладнання:

осцилограф

Переконуємося, що:

 змінний струм — електричний струм, сила та напрямок якого періодично змінюються з часом, на відміну від постійного струму, який не змінює напрямку та сили. Електромережі, у тому числі побутові, передають змінний струм. Однак, багатьом електричним та електронним приладам для роботи потрібен постійний струм; випрямлення — перетворення змінного струму у постійний. Випрямлення здійснюють прилади, які називаються випрямлячі, вони є важливими компонентами більшості блоків живлення. Для випрямлення використовуються пристрої, які пропускають струм тільки в одному напрямку — діоди. Зараз це майже завжди — напівпровідникові діоди; одна зі схем простого випрямляча струму складається з чотирьох діодів, конденсатора, стабілітрона та трансформатора.

Хід досліду:

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Складаємо коло за схемою:

circuit

3. Вмикаємо блок живлення та переводимо його у режим змінного струму, встановлюємо на ньому вихідну напругу 1,4 В з частотою 5 кГц. Тепер до контактів резистора приєднуємо додаткові провідники, які дозволять нам вивести значення напруги на ньому на перший канал осцилографа. До контактів блока живлення також приєднаємо додаткові провідники — від другого каналу осцилографа. 4. Вмикаємо та налаштовуємо осцилограф.5. Аналізуємо отримані криві:

graph

Звертаємо увагу, що на цей раз ми, як і у попередньому досліді ("Дослідження простого випрямляча струму за допомогою осцилографа"), на вході кола подаємо змінний струм з частотою 5 кГц та амплітудою коливань напруги від -2 до +2 В, а на виході ми отримуємо постійний струм із пульсаціями напруги, у межах від 2,1 до 2,4 В. Таким чином, пульсації постійного струму після проходження через випрямляч становлять 0,3 В, що не відрізняється від попередньої схеми ("Дослідження простого випрямляча струму за допомогою осцилографа"). Стабілітрон у схемах випрямлячів виконує роль обмеження максимальної вихідної напруги, що стає особливо важливим у випрямлячах, які живляться від високовольтного змінного струму, а на виході мають видавати постійний струм з напругою не вище ніж задане граничне значення, яке дорівнює "напрузі пробою" стабілітрона (див. "Вольт-амперна характеристика стабілітрона"). Для використаного нами стабілітрона його "напруга пробою" лежить у межах 3,3—3,5 В.

Висновок:

Під час виконання досліду ми склали простий випрямляч змінного струму з трансформатора, чотирьох діодів, конденсатора та стабілітрона, а також дослідили його роботу за допомогою осцилографа. Ми переконалися, що змінний струм із частотою 5 кГц, який видає блок живлення, зазнає трансформацій після проходження через випрямляч та стає постійним із пульсаціями напруги у межах від 2,1 до 2,4 В. Основна перевага такої схеми над схемою із досліду "Дослідження простого випрямляча струму за допомогою осцилографа" — вихідна напруга постійного струму не перевищує певні граничні значення при зростанні вхідної напруги вище номінальної.