Исследование катушки индуктивности на постоянном токе

 

Вид измерения	Измерено	Вычислено
U, В	I, А	R, Ом
Без сердечника
С сердечником

 

3. Собрать схему (рис. 3.6) для определения сопротивлений на переменном токе. В качестве исследуемого элемента подключить:

а) катушку без сердечника;

б) катушку с сердечником;

в) конденсатор без потерь;

г) конденсатор с потерями.

 

 

Рис. 3.6. Схема измерения сопротивлений на переменном токе

При измерении с помощью лампового реостата установить ток 1–2 А. Показания приборов и результаты вычислений записать в табл. 3.2.

 

Таблица 3.2

Измерение сопротивлений переменному току

 

Объект исследования	Измерено	Вычислено
U, В	I, А	P, Вт	z, Ом	R, Ом	X, Ом	φ, град	L, Гн	С, Ф

 

4. Для всех исследуемых объектов построить векторные диаграммы напряжений и тока, треугольники сопротивлений.

5. Записать выводы по результатам исследований.

 

Контрольные вопросы

 

1. Объяснить изменение активного и реактивного сопротивления катушки при введении стального сердечника.

2. Вывести формулы для определения параметров параллельной схемы замещения элемента в цепи синусоидального тока.

3. К последовательно соединенным Ом и Ом приложено напряжение В. Найти величину тока в цепи и угол сдвига фаз φ.

4. По катушке с Ом и мГн протекает ток . Определить мгновенное значение напряжения на катушке.

5. Что такое «реактивное сопротивление» и как оно определяется?

6. Какая связь между полным, активным и реактивным сопротивлениями цепи переменного тока?

7. Как формулируется закон Ома для цепи переменного тока?

8. Может ли через конденсатор протекать постоянный ток?

9. Каковы углы сдвига фаз между напряжением и током на резисторе, реальной катушке и конденсаторе?

10. Какие физические явления отражают в схеме замещения конденсатора элементы и , а в схеме замещения катушки индуктивности элементы и ?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ

СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА С АКТИВНЫМ, ИНДУКТИВНЫМ

И ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ

 

Цель работы: исследование режимов работы последовательной цепи синусоидального тока, определение параметров цепи, построение векторных диаграмм и треугольников сопротивлений.

Основные теоретические положения

Для цепи (рис. 4.1), состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, напряжение на любом элементе можно определить по закону Ома

,

 

где – ток в цепи; – активные сопротивления ламп и катушки индуктивности; – индуктивное сопротивление катушки; – емкостное сопротивление конденсатора.

 

 

Рис. 4.1. Последовательная цепь переменного тока

 

Напряжение на входе цепи может быть определено из второго закона Кирхгофа в векторной форме как геометрическая сумма векторов напряжений на отдельных участках цепи.

 

Векторная диаграмма напря­же­ний для последовательной цепи по­строена так, что нап­ря­­жения на активных сопротивле­ни­ях совпада­ют по фазе с током, на индуктивном – опережает на 90º, на емкостном – отстает от тока на 90º.
Вектор напряжения – представляет сумму векторов и (рис. 4.2).

Величина напряжения на входе цепи находится из прямоугольного треугольника abc

,

где – активная составляющая напряжения; – реактивная составляющая напряжения.

Учитывая закон Ома для каждого элемента, получаем закон Ома для всей цепи

,

где – полное со­про­тивление цепи.

Разделив каждый вектор диаграммы на ве­ли­чину тока (рис. 4.2), получим подобный мно­го­угольник, который называется многоугольник сопротивлений (рис. 4.3).

Для треугольника abc (рис. 4.2) можно построить подобный треугольник эквивалентных сопротивлений всей цепи (рис. 4.4). Сопротивления и могут быть определены

Угол φопределяет сдвиг фаз напряжения и тока на входе цепи. Его можно найти из выражения

Изменяя величины и , можно добиться режима, при котором , хотя в цепи есть реактивные элементы.

Величина имеет важное технико-экономическое значение, опре­деляется по формуле

и называется коэффициентом мощности.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с оборудованием и приборами, записать их технические характеристики.

2. Собрать рабочую схему (рис. 4.1).

3. Включить питание и, изменяя сопротивление катушки и конденсатора, произвести измерения для трех режимов работы цепи: а) >> ; б) << ; в) ≈ .

4. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1