Дослідження складної схеми випрямляча струму за допомогою осцилографа

Під час виконання досліду ми складаємо складну схему трансформаторного стабілізованого випрямляча змінного струму та досліджуємо його роботу за допомогою осцилографа.

Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії:

Illustration

джерело струму

Illustration

трансформатор(з осердям)

Illustration

випрямні напівпровідникові діоди (4 шт.)

Illustration

конденсатори на 10 мкФ(4 шт.)

Illustration

стабілітрон

Illustration

транзистор NPN-типу

Illustration

резистори(на 100 та 1000 Ом)

Illustration

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; сучасні схеми випрямлячів містять велику кількість різноманітних компонентів, зокрема трансформатори, діоди, конденсатори, транзистори, стабілітрони та резистори.

Хід досліду:

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

Illustration

3. Вмикаємо блок живлення та переводимо його у режим змінного струму, встановлюємо на ньому вихідну напругу 2 В з частотою 5 кГц. Тепер до контактів блока живлення приєднуємо додаткові провідники, які дозволять нам вивести значення напруги на ньому на перший канал осцилографа. До контактів резистора на 100 Ом також приєднаємо додаткові провідники — від другого каналу осцилографа. 4. Вмикаємо та налаштовуємо осцилограф.5. Розглянемо покази осцилографа:

Illustration

Звертаємо увагу, що на перший канал осцилографа, а також на вхід схеми ми, як і у попередніх дослідах, подаємо змінний струм з частотою 5 кГц та амплітудою коливань напруги від -2,9 до +2,9 В, а на виході ми отримуємо постійний струм із незначними коливаннями напруги у межах 1,44—1,49 В — пульсації складають не більше 3%, що є значно кращим результатом, ніж у попередніх дослідах.6. Тепер встановлюємо на джерелі живлення вихідну напругу 3 В. Розглядаємо покази осцилографа:

Illustration

Звертаємо увагу, що тепер на вході схеми ми маємо змінний струм з амплітудою коливань напруги від -4,4 до +4,4 В. Вихідна напруга теж дещо збільшилася, з, 1,44—1,49 В до 1,68—1,73 В. Однак при цьому, якщо амплітуда вхідної напруги зросла на трохи більше 50% від початкового значення, тоді як вихідна — лише на близько 15%. Отже, наш випрямляч не лише випрямляє змінний струм, а завдяки використанню стабілітрона ще і стабілізує вихідну напругу, суттєво зменшуючи її коливання.

Illustration

Висновок:

Під час виконання досліду ми склали складну схему трансформаторного стабілізованого випрямляча змінного струму та дослідили його роботу за допомогою осцилографа. Ми переконалися, що змінний струм із блоку живлення перетворюється у постійний із малими пульсаціями (3%) а при зростанні вхідної напруги вихідна зростає значно менше — залишається практично постійною. Тобто, така схема випрямляча є значно кращим джерелом живлення, ніж простіші схеми, які були представлені у попередніх дослідах.