Lab nr Elinstallation, begränsad behörighet ET1013 Likströmskretsar

Transkript

1 Laborationsrapport Kurs Elinstallation, begränsad behörighet ET1013 Lab nr 1 version 2.1 Laborationens namn Likströmskretsar Namn Kommentarer Utförd den Godkänd den Sign 1

2 Noggrannhet vid beräkningar Anvisningar för laborationer Vid beräkningar är det lämpligt att använda tre siffrors noggrannhet i svaren. I mellanberäkningar kan fler siffror användas. De flesta instrument kan mäta med tre siffrors noggrannhet. Exempel på tre siffrors noggrannhet: 12,4 V 0,00132 A kohm. I datablad och i övningsuppgifter kan man ibland skriva t.ex. 12 V. Då menar man egentligen 12,0 V. Redovisningar av beräknigar I vissa uppgifter skall beräkningarna redovisas. Där är det viktigt att beräkningarna görs snyggt och prydligt så att de går lätt att följa. Beräkningarna skall redovisas matematiskt korrekt. Enheter skall alltid stättas ut. Vid laborationen Kontrollera alltid de resistorer du tar genom att resistansmäta dem med ohmmetern. Det är inte säkert att lådorna innehåller rätt resistorer! En bra regel är att använda röda sladdar till pluspolen och svarta (eller blå) sladdar till minuspolen. Inlämning av laborationsrapporter Laborationsrapporterna lämnas in individuellt. De kan lämnas in på fyra olika sätt: 1. Scanna in rapporten och lämna in den som ett sammanhållet pdf-dokument i inlämningsmappen i fronter. 2. Skicka den med post till: Lars-Erik Cederlöf, Högskolan Dalarna, FALUN 3. Lämna in rapporten i lärarpostfacket på högskolan i Borlänge. 4. Om det finns möjlighet går det att lämna in rapporten vid nästkommande laborationstillfälle. Rättning av laborationsrapporter När rapporten är rättad ser du resultatet inlämningsmappen i fronter. Om rapporten inte är godkänd ser du vad du skall ändra under Kommentar. Inledning till laboration 1 I laboration 1 skall du lära dig mäta på likströmskretsar. Du kommer att använda ett likspänningsaggregat som spänningskälla. Mätning av ström, spänning och resistans sker med ett universalinstrument. Kopplingarna skall kopplas upp på ett kopplingsdäck. 2

3 1. Resistorkopplingar Tag valfria resistorer med resistansvärden mellan 1 kω och 15 kω. Koppla dessa på kopplingsdäcket enligt figurerna och mät totala resistansen med ohmmeter. Gör även en beräkning av totala resistansen. 3 st = Ω 1 st R 2 = Ω 1 st R 3 = Ω två lika i serie Koppling Beräkning total resistans [Ω] total resistans [Ω] två olika i serie R 2 två lika parallellt tre lika parallellt två olika parallellt R 1 R 2 tre olika parallellt R 2 R 3 tre olika enligt figuren R 2 R 3 3

4 2. Volt- amperemetoden Om man skall bestämma resistansen hos en komponent kan det i vissa fall vara nödvändigt att använda volt- amperemetoden. Metoden bygger på ohms lag. Det är i de fall då man vill veta resistansen under drift. Ett sådant fall är om man vill veta resistansen hos en glödlampa när den lyser. Börja med att ställa in spänningen till lampan enligt märkningen på lampan. Vid spänningsmätning skall voltmetern kopplas parallellt med den komponent man vill veta spänningen över. E V Mät sedan strömmen till lampan. Vid strömmätning skall amperemetern kopplas i serie med den komponent man vill veta strömmen genom. A E Spänning [V] Strömstyrka [A] Lampans resistans då den lyser [Ω] Beräknad Lampans effekt [W] Beräknad Lampans effekt [W] Enligt märkning Mät nu lampans resistans då den inte lyser med ohmmeter. Vid mätning med ohmmeter får inget annat än lampan finnas i kretsen. Spänningskällan och amperemetern måste kopplas bort. Lampans resistans då den inte lyser [Ω] Förklara varför det är skillnad mellan lampans resistans då den lyser och då den inte lyser. 4

5 3. Strömmen genom seriekopplade komponenter. Känner man resistansen hos en resistor samt spänningen över resistorn kan man använda ohms lag för att beräkna strömmen som går genom resistorn. I många fall är det lättare än att mäta med amperemeter. När man mäter spänning behöver man inte bryta upp kretsen. I denna uppgift skall du med ohms lag beräkna strömmen genom de två resistorerna och jämföra strömmarna. = 1,5 kohm R = 820 ohm 2 10, 0 V I 1 I 2 U 1 U 2 Mät spänningarna över resistorerna och beräkna strömmarna. U 1 [V] U 2 [V] I 1 [A] Beräknat I 2 [A] Beräknat Vad kan man säga om strömmarna genom seriekopplade komponenter? 5

6 4. Total spänning och delspänning Den totala spänningen 10 V delas här i tre delspäningar. Välj tre valfria resistorer mellan 1 kohm och 10 kohm. Mät de tre delspänningarna. U 1 10, 0 V U 2 U 3 U 1 [V] U 2 [V] U 3 [V] Summan av de tre delspänningarna [V] Vad kan man säga om delspänningarna och totala spänningen? 6

7 5. Spänningsdelning och inverkan av mätinstrumentet Mät och beräkna spänningen U 2 i de två fallen. 10, 0 V R 2 U 2 R1 = 150 Ω R2 = 270 Ω R1 = 1,5 MΩ R2 = 4,7 MΩ Beräknat U 2 [V] U 2 [V] Varför stämmer inte uppmätt värde med beräknat värde i andra fallet? Redovisa dina beräkningar här: 7

8 6. Resistans i ledare Mät och beräkna resistansen i 5 m av kopplingstråden. Materialet i tråden är koppar. Diametern mäts med mikrometer eller skjutmått. Tråden har låg resistans. Det gör att anslutningskablar och kontaktresistanser får betydelse. Därför måste man ta hänsyn till dem i denna mätning. Mät alltså även dessa resistanser och dra ifrån dem så att det bara blir själva trådens resistans kvar. diameter [mm] tvärsnittsarea [mm 2 ] resistivitet [Ω mm 2 / m] längd [m] resistans beräknad [Ω] resistans uppmätt [Ω] Angiv någon anledning till att beräknad resistans och uppmätt resistans skiljer sig åt. Redovisa dina beräkningar här: 8

9 7. Spänningsförlust Resistansen i ledningar orsakar alltid en spänningsförlust. Spänningsförlusten är skillnaden mellan spänningen över spänningskällan (här 2 V) och spänningen över belastningen (här spänningen över 10 ohm). Mät och beräkna spänningsförlusten som ledningarna i denna koppling ger upphov till. 5 m kopplingstråd 2,0 V 5 m kopplingstråd 10 ohm Beräknad spänningsförlust i volt spänningsförlust i volt spänningsförlust i procent Redovisa dina beräkningar här: 9

10 8. Uppladdning av kondensator Här skall en kondensator laddas genom en resistor. Denna kondensator är polariserad, därför måste den vändas rätt. Minuspolen är märkt. Läs av spänningen för var tionde sekund. För in dessa värden i diagrammet. 22 kohm 16 V 1000 µ F V U [ V ] Tid [ s ] Tidskonstanten beräknad från komponentvärden [s] Tidskonstanten avläst i diagrammet [s] Man brukar säga att kondensatorn är fullt uppladdad efter fem tidskonstanter. Stämmer det? Hur skall resistorns resistans och kondensatorns kapacitans väljas om man vill ha en snabb uppladdning av kondensatorn? 10