Исследование неразветвленной цепи переменного тока

Цель работы. Научиться измерять ток и напряжение в цепях переменного тока. Практически изучить явления, наблюдающиеся в последовательных цепях переменного тока.

Внимание: Во избежание поражения электрическим током и повреждения приборов рекомендуется схему включать через понижающий трансформатор  

План работы.

1. Ознакомиться с работой и оборудованием на рабочем месте.

2.  Выбрать амперметр по режиму резонанса напряжений.

3. Собрать цепь (рис. 9) и после проверки ее мастером подключить к источнику тока.

4.  Измерить токи и напряжения при различных положениях рубильников P₁ и Р₂. Результаты измерений записать в таблицу.

5. Сделать необходимые вычисления и сравнить результаты.

6. Изменяя величину индуктивности или емкости, добиться ре­зонанса напряжений.

7. Измерить ток в цепи и напряжение на участке в режиме ре­зонанса напряжений.

8. Сравнить результаты и сделать выводы.

Пояснение к работе. Приступая к работе, обратить внимание на соотношения между напряжением сети и напряжениями на от­дельных участках цепи в режиме резонанса, на конструкцию ин­дуктивности и емкости и

 

 Рис. 9. к практической работе 6.

 

выяснить, каким путем можно изменять их величину. Так как в режиме резонанса напряжений ток достига­ет наибольшей величины, то амперметр нужно выбирать исходя из этого режима; Оценив величину активного сопротивления, подсчи­тать приближенно значение тока в режиме резонанса напряжений.  

При выполнении работы прове­сти три цикла измерений:

1)   цепь содержит одно актив­ное сопротивление;

2)  цепь содержит активное соп­ротивление и индуктивность;

3) в цепь включены все три сопротивления.

    

 

 

С помощью моста для измерения сопротивлений или иным способом определить активное сопротивление R_K индуктивности. Замкнув рубильники Р₁ и Р₂ получить цепь с активным сопротив­лением. Измерив ток и напряжение, вычислить величину этого со­противления.

Разомкнув рубильник Р₁, получить цепь с активным сопротив­лением и индуктивностью. Измерив, ток и напряжение всей цепи, подсчитать полное сопротивление катушки, причем под активным сопротивлением цепи следует подразумевать сумму активного сопротивления R и активного со­противления катушки R_K. Кроме того, вычислить активную мощ­ность Р₂ и коэффициент мощности cos φ₂. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу  .

 

№ измерения	Измеряются		Вычисляются
	I2	U2	z2	ХL	соs φ2	Р2
	а	в	ом	ом	-	вт

 

Разомкнув и второй рубильник, получить последовательную цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью.

Обратить внимание на ток в цепи. Как он изменился после вве­дения в цепь еще одного сопротивления? Записав новые значения тока и напряжения, определить полное сопротивление цепи в этом случае z₃, результирующее реактивное сопротивление, величину емкостного сопротивления, cos φ_з  и величину активной мощности Р₃. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

 

 

№ измерения

Измеряются

Вычисляются

Iрез

I3

U3

Uк

UС

UЕМ

z3

Х

ХС

соsφ3

Р3

ХL

а

а

в

в

в

в

ом

ом

ом

-

вт

ом

 

Подсчитанное значение Х_с окажется либо больше, либо мень­ше X_L. В зависимости от этого решить вопрос, что нужно сделать для получения в цепи режима резонанса напряжений? Добиться его.

Записать значение тока цепи в этом случае, напряжение U_EM, напряжения на индуктивном и емкостном сопротивлениях. Вычис­лить величины, указанные в таблице 11, и занести их туда. Срав­нить ток I₂ с током I₃. Почему I₂<I₃, хотя в последнем случае в цепь добавлено еще одно сопротивление? Чем объяснить, что cos φ₃ >cos _φ2? Почему Р₃>Р_2.  Почему в режиме резонанса напря­жение U_EM≈0, a X_L≈X_C?

Чем объяснить, что в режиме резонанса напряжений ток I_рез больше токов в иных режимах, a cos φ_рез≈1?

Можно ли компенсировать сдвиг фаз, созданный индуктивной нагрузкой, включением последовательно с ней емкости соответст­вующей величины?

Дополнительный материал к работе.