Краткие теоретические сведения:

Переменный ток, в противоположность постоянному току, периодически меняет свое направление. Кривая (функция) переменного тока или напряжения, соответственно, может иметь различную форму. На рисунке 1 показаны некоторые из типичных для электротехники и электроники формы переменного тока.

Рисунок 1

 

Эти формы сигналов можно наблюдать на осциллографе, если его входные каналы подключить к выходу ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА. Кроме того, различают однофазные и многофазные переменные напряжения и токи. Например, электроснабжение массовых потребителей осуществляется, как правило, посредством трехфазного синусоидального тока. Четырехфазные синусоидальные токи (со сдвигом фаз на 90 градусов) чаще всего применяются в радиотехнических узлах и устройствах.

Эксперименты затрагивают такие параметры как частота, амплитуда, среднеквадратическое (действующее) значение, фазовый сдвиг (угол) и мощность.

На рисунке 2 показаны напряжение и ток, как синусоидальные функции времени.

Рисунок 2

 

В течение одного периода T напряжение последовательно оказывается равным нулю, положительному максимуму (амплитудное значение) Um, затем нулю, отрицательному максимуму и снова нулю.

Аналогично выглядит график изменения тока, но, в общем случае, он может быть сдвинут во времени относительно напряжения (отставать от напряжения или опережать его).

Мгновенные значения синусоидальных напряжения u и тока i выражаются так:

u = Um * sin (ωt+ψ_u), i = Im * sin (ωt+ψ_i),

 

где ψ_u и ψ_i – начальные фазы напряжения и тока.

Разность фаз напряжения и тока (фазовый сдвиг):

 

φ = ψ_u - ψ_i.

 

Другие параметры синусоидальных величин и формулы для их вычисления приведены ниже.

Частота f в Герцах (Гц) выражается как число периодов в секунду

 

f = 1 / T.

 

Угловая частота ω в рад/с равна

 

ω = 2πf.

Действующие значения синусоидальных тока и напряжения равны

 

I = Im / Ö2, U = Um / Ö2.

3. Задания и порядок выполнения работы:

1. Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 3), подключите источник синусоидального напряжения (U = 3…7 В, f = 50 Гц). В качестве приборов используйте АМПЕРВОЛЬТМЕТРЫ блока ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ (или мультиметры) и осциллограф.

 

 

Рисунок 3

 

2. Подключите два входа осциллографа к указанным точкам.

Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного - двух периодов напряжения и тока.

Определите по осциллографу все указанные ниже величины.

Фазовый сдвиг будет иметь максимальное значение при максимальной величине индуктивности.

Амплитудное значение напряжения: Um =

Амплитудное значение тока: Im = Um / R =

Действующее значение напряжения: U = Um / Ö2 =

Действующее значение тока: I = Im / Ö2 =

Период: T =

Частота: f = 1 / T =

Угловая частота: ω = 2πf =

Фазовый сдвиг: φ =

Мгновенное значение напряжения u в момент времени: t = T / 3

u = Um * sin ωt =

 

Примечание: ωt – угол, измеряемый в радианах.

 

3. Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу 1.

 

 

Таблица 1

 

Средства измерения	Um, В	Im, мА	U, В	I, мА	T, мС	f, В	ω, рад/с	ω, град	u(Т/З) В
Осциллограф
Изм. Прибор					-	-	-	-	-

 

5. Измерьте U и I с помощью изм. приборов (или мультиметров). Занесите результаты в таблицу 1 и сравните с результатами измерения осциллографом.

6. Выберите масштабы и изобразите действующие значения тока и напряжения на векторной диаграмме.

Масштабы:

mu = ………В/см

mi =……mA\см

 

 

оценка	подпись

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

 «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ»

 

1. Цель работы: Ознакомление с поведением конденсаторов при их последовательном и параллельном включении. Проведение эксперимента, связанного с изучением конденсаторов при их последовательном и параллельном включении в цепях синусоидального тока.