Краткие теоретические сведения. Конденсатор в цепи синусоидального тока оказывает токоограничивающий эффект

Конденсатор в цепи синусоидального тока оказывает токоограничивающий эффект, который вызван встречным действием напряжения при изменении знака заряда. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как емкостное реактивное сопротивление (емкостной реактанс) X_C.

Величина емкостного реактанса X_C зависит от величины емкости конденсатора, измеряемой в Фарадах, и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем

 

X_C = 1 / (ωC) = 1 / (2πfC),

 

где X_C - реактивное емкостное сопротивление, Ом,

C - емкость конденсатора, Ф,

ω = 2πf - угловая частота синусоидального напряжения (тока).

 

Когда известны действующие значения тока в конденсаторе и падения напряжения на нем от этого тока, реактивное емкостное сопротивление можно вычислить по закону Ома:

 

X_C = U_Cm / I_Cm или X_C = U_C / I_C.

 

Емкостному реактансу часто присваивают знак «-» в отличие от индуктивного реактанса, которому приписывают знак «+».

Задания и порядок выполнения работы

1. Выведите на экран осциллографа кривые тока и напряжения различных конденсаторов емкостью: 0,2…0,25; 0,4…0,5; 1,0мкФ. Определите соответствующие реактивные сопротивления по формулам:

 

X_C = 1 / (2πfC) и X_C = U_C / I_C.

 

2. Соберите на электрическую цепь по схеме (рисунок 1), установите синусоидальное напряжение U = 5…7 В и f = 1 кГц на выходе генератора синусоидального сигнала (ФУКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР), затем присоедините источник к входным зажимам цепи.

3. Включите приборы V1, A1 и осциллограф и генератор синусоидального сигнала (ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР).

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

5. Снимите с осциллограмм или измерьте приборами амплитудные значения напряжений Um и тока Im для емкостей и частот, указанных в таблице 1, и занесите их в соответствующие ячейки таблицы.

 

Таблица 1

 

F, кГц		1	0,7	0,5	0,2
Um, В	1,0 мкФ
Um, В	0,4..0,5 мкФ
Um, В	0,2..0,25 мкФ
Im, мА	1,0 мкФ
Im, мА	0,4…0,5 мкФ
Im, мА	0,2… 0,25 мкФ
XC = Um / Im, кОм	1,0 мкФ
0,4…0,5 мкФ
0,2…0.25 мкФ
XC = 1 /(ωC), кОм	1,0мкФ
0,4…0.5 мкФ
0,2…0,25 мкФ

6. Вычислите величины XC по формулам Um / Im и 1 / (ωC) занесите их в таблицу 1. Сравните результаты.

7. Перенесите величины XC на график (рисунок 2) для построения кривой X_C = f(f).

Вопрос: Как зависит емкостное сопротивление от частоты?

 

Вывод:

 

 

 

оценка	подпись

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 4

«ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА С КАТУШКАМИ ИНДУКТИВНОСТИ»

1. Цель работы: Ознакомление с характером работы катушек индуктивности в цепях синусоидального напряжения (тока). Проведение эксперимента, связанного с изучением поведения катушек индуктивности в цепях синусоидального тока.