Исследование основных соотношений в цепи

Переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности

 

Цель:

Опытным путём убедится в справедливости закона Ома. Установить зависимость индуктивного сопротивления от частоты. Установить зависимость полного сопротивления от частоты.

 

Краткие сведения из теории:

Переменным током называется ток, величина и направление которого изменяется с течением времени.

Наиболее распространён синусоидальный ток i = Im · sin wt,график которого показан на рисунке. Он изменяется по значению и направлению. Одно его направление условно считают положительным, другое – отрицательным. Токи положительного направления откладывают выше оси абсцисс, а отрицательного – ниже.

Параметры переменного тока:

• мгновенное значение тока      i,   А
• амплитудное значение тока      I_m, А
• действующее значение тока I,   А
• циклическая частота              f,   Гц
• угловая частота                     w,   рад/с
• угол сдвига фаз                     φ

 

Связь между величинами:

I =                         f  =                            w = 2 · π · f

 

Сопротивления в цепи переменного тока:

               Активное                                              Реактивные

                                                            индуктивное                емкостное

                       R,                               Х _L = w · L                    Х_С =

 

10

19. Зарисуйте графики с осциллографа до и после вентиля:

 

До вентиля                                                        После вентиля

U                                                                  U

                                                     Т                                                                           Т

 

20. Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения:

U _{вх max} =        В,                U _{вых max} =        В.

 

21. Измерьте период Т входного и выходного напряжений по осциллограмме и запишите результаты:

Т_{вх max} =          с,                 Т_{вых max} =          с.

 

22. Вычислите частоту выходного сигнала f по формуле:

f _вх = 1/Т =        Гц,                    f _вых = 1/Т =         Гц.

 

23. Ответьте на вопросы:

- Как изменяются входное и выходное напряжения при работе мостового выпрямителя? _________________________________________________________

_______________________________________________________________________

- Как изменяется период Т входного и выходного напряжения при работе мостового выпрямителя? _______________________________________________

_______________________________________________________________________

Как изменяются частота входного и выходного напряжения при работе мостового выпрямителя? _______________________________________________

_______________________________________________________________________

 

24. Сделайте выводы о проделанной работе и ответьте на вопросы.

 

Выводы:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

35

14. Измерьте период Т входного и выходного напряжений по осциллограмме и запишите результаты:

Т_{вх max} =                с,                      Т_{вых max} =           с.

 

15. Вычислите частоту выходного сигнала f по формуле:

 

f _вх = 1/Т =       Гц,                   f _вых = 1/Т =       Гц.

 

16. Ответьте на вопросы:

- Как изменяются входное и выходное напряжения при работе двухполупериодного выпрямителя? ______________________________________

_______________________________________________________________________

- Как изменяется период Т входного и выходного напряжения при работе двухполупериодного выпрямителя? ______________________________________

_______________________________________________________________________

Как изменяются частота входного и выходного напряжения при работе двухполупериодного выпрямителя? _______________________________________

_______________________________________________________________________

 

III. Исследование входного и выходного напряжений мостового выпрямителя.

 

17. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 3.

                                                                                                                        Рисунок 3

 

 

18. Двойным щелчком левой мыши откройте осциллограф и установите параметры:

Time base - 0,01 ms / Div,

Channel A - 100 V / Div,

Channel B - 5 V / Div.

 

 

34

Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью:

 

Схема цепи	Векторная диаграмма	Треугольник сопротивлений
Полное сопротивление	Угол сдвига фаз	Мощности
Z  =	cos φ = sin φ =	Активная Р = U · I · cos φ Реактивная Q = U · I · sin φ Полная S = U · I

 

Порядок выполнения работы:

 

1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке 1.

                                                                                                                        Рисунок 1

 

2. Вольтметры и амперметры переведите в режим АС (двойной щелчок мышью открывает окно).

 

3. Установите значения параметров согласно заданию преподавателя. Для проведения второго опыта увеличьте напряжение в два раза.

Показания приборов занесите в таблицу 1.

                                                                                                                        Таблица 1

№ опыта	Задано				Измерено			Рассчитано
	U, В	f, Гц	L, mГн	R, Ом	UR, В	UL, В	I, А	ХL, Ом	Z, Ом	Р, Вт	Q, ВАр
1
2

 

 

11

4. Ответьте на вопросы:

- Как изменяется индуктивное сопротивление цепи при увеличении напряжения?__________________________________________________________

______________________________________________________________________

- Как изменяется полное сопротивление цепи при увеличении напряжения?__________________________________________________________

______________________________________________________________________- Как при этом изменяется активная и реактивная мощности?____________________________________________________________

______________________________________________________________________

- Ответьте на те же вопросы, при условии, что напряжение уменьшили.____________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. Изменяя частоту, подводимого к контуру напряжения, проследите за изменением Х_L, I, Z.

Установите следующие значения частоты:

f₁ = 500 Гц,

f₂ = 1000 Гц.

Показания приборов занесите в таблицу 2

                                                                                                                         Таблица 2

№ опыта	Задано				Измерено			Рассчитано
	U, В	f, Гц	L, mГн	R, Ом	UR, В	UL, В	I, А	ХL, Ом	Z, Ом	Р, Вт	Q, ВАр
1		500
2		1000

 

6. По результатам работы постройте графики зависимости Х_L = f (f), Z = f (f).

 Х_L                                                                      Z

 

                                                   f                                                                         f

7. Ответьте на вопросы:

- Как изменяется индуктивное сопротивление цепи при увеличении частоты?_____________________________________________________________

______________________________________________________________________

 

 

12