Переменного синусоидального тока с катушкой и конденсатором»

 

Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка содержит лабораторный автотрансформатор ТV, вольтметр РV ₁, подключенный к вторичным зажимам лабораторного автотрансформатора ТV, амперметр РА, включенный последовательно с катушкой К и конденсатором C, вольтметр РV ₂, подключенный к зажимам конденсатора, и ваттметр РW. Для коммутации цепи предусмотрен выключатель SА.

Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки.

 

Для сборки схемы необходимо иметь 14 проводников (на схеме обозначенные номерами 1-14).

 

Расчетная схема экспериментальной установки

При составлении расчетной схемы принятые следующие допущения:

- активное сопротивление конденсатора принято равным нулю;

- сопротивления соединительных проводов, обмотки амперметра, токовой обмотки ваттметра и контактов выключателя приняты равными нулю;

- сопротивления обмотки вольтметра и обмотки напряжения ваттметра приняты равными бесконечности.

Тогда расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки имеет вид, приведенный на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 - Расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки.

 

На расчетной схеме введенные следующие условные обозначения:

u – мгновенное напряжение на зажимах цепи, В;

i – мгновенный ток в электрической цепи, А;

r – активное сопротивление катушки, Ом;

L – индуктивность катушки, Гн;

С – емкость конденсатора, Ф;

u_r – мгновенное напряжение на активном сопротивлении катушки, В;

u_L – мгновенное напряжение на индуктивности катушки, В.

u_r – мгновенное напряжение на активном сопротивлении катушки, В;

u_С – мгновенное напряжение на емкости конденсатора, В.

Задания для выполнения экспериментального исследования

3.1 Собрать принципиальную электрическую схему цепи.

3.2 Подать напряжение на зажимы экспериментальной установки.

3.3 Снять показания приборов, результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Условия проведения эксперимента	Показания приборов
U1, В	I, А	U2, В	P, Вт
	Выключатель SА замкнут

 

3.4 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение напряжения на зажимах электрической цепи.

 

3.5 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение силы тока в электрической цепи.

3.6 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение напряжения на конденсаторе.

 

3.7 Определить с помощью экспериментальных данных активную мощность, потребляемую электрической цепью.

 

3.8 Определить с помощью экспериментальных данных активное сопротивление электрической цепи, используя уравнение:

 

3.9 Определить с помощью экспериментальных данных полное сопротивление электрической цепи, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

3.10 Определить с помощью экспериментальный и расчетный данных общее реактивное сопротивление электрической цепи, используя уравнение:

.

 

3.11 Определить с помощью экспериментальных данных реактивное сопротивление емкости конденсатора, используя уравнение:

 

3.12 Определить с помощью расчетных данных реактивное сопротивление индуктивности катушки, используя уравнение:

x = x_l – x_C.

 

3.13 Определить с помощью расчетных данных угол сдвига фаз между напряжением и током цепи, используя уравнение:

.

 

3.14 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных общую реактивную мощность электрической цепи, используя уравнение:

 

3.15 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных реактивную мощность индуктивности электрической цепи, используя уравнение:

 

3.16 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных реактивную мощность емкости электрической цепи, используя уравнение:

 

3.17 Определить с помощью экспериментальных данных полную мощность электрической цепи, используя уравнение:

 

3.18 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение напряжения на активном сопротивлении электрической цепи, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

3.19 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение напряжения на индуктивности катушки, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

3.20 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение напряжения на емкости конденсатора, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

3.21 Определить с помощью расчетных данных емкость конденсатора, используя уравнения:

f = 50 Гц.

 

3.21 Определить с помощью расчетных данных индуктивность катушки, используя уравнение:

f = 50 Гц.

 

3.22 Построить в выбранном масштабе векторную диаграмму действующих значений силы тока и напряжений в электрической цепи, приняв, что начальная фаза тока равняется нулю.

 

3.23 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных коэффициент мощности электрической цепи, используя уравнение:

.

 

3.24 Результаты расчетов занести в таблицу 2 и таблицу 3.

 

Таблица 2

№ п/п	Физические величины, характеризующие цепь
U, B	I, A	UС, B	Р, Вт	r, Ом	z, Ом	x, Ом	xС, Ом	С, Ф	xL, Ом	L, Гн

 

Таблица 3

№ п/п	Физические величины, характеризующие цепь
, град	Q, вар	QL, вар	QC, вар	S, ВА	Ur, В	UL, В	UС, В	cos φ

Резонанс напряжений