- •Теоретические сведения
- •Теоретические расчеты параметров и характеристик простейших цепей
- •1.Рассчитать характеристики последовательной r–l-цепи
- •2.Рассчитать характеристики последовательной r–c-цепи
- •3.Рассчитать характеристики параллельной r–l-цепи
- •4.Рассчитать характеристики параллельной r–c-цепи
- •Экспериментальные измерения и расчеты параметров и характеристик простейших цепей на основе результатов экспериментальных измерений
- •1.Предварительные настройки
- •2.Экспериментально исследовать частотные свойства последовательной r–l-цепи и рассчитать её параметры и характеристики на основе результатов экспериментальных измерений
- •3.Экспериментально исследовать частотные свойства последовательной r–с-цепи и рассчитать её параметры и характеристики на основе результатов экспериментальных измерений
- •4.Экспериментально исследовать частотные свойства параллельной r–l-цепи и рассчитать её параметры и характеристики на основе результатов экспериментальных измерений
- •5.Экспериментально исследовать частотные свойства параллельной r–с-цепи и рассчитать её параметры и характеристики на основе результатов экспериментальных измерений
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы и задания
- •Библиографический список
- •Оглавление
Теоретические расчеты параметров и характеристик простейших цепей
Теоретические расчеты параметров и характеристик простейших R–L-и R–C-цепей проводятся самостоятельно вне аудитории и должны быть выполнены до проведения экспериментальных исследований.
1.Рассчитать характеристики последовательной r–l-цепи
Для последовательной R–L-цепи (рис. 17) вычислить численные значения следующих величин в зависимости от частоты генератора f:
модуля действующего значения тока цепи ;
модуля входного сопротивления цепи – АЧХ ;
модуля действующего значения напряжения на сопротивлении цепи ;
модуля действующего значения напряжения на индуктивности ;
сдвига фаз между током и напряжением – ФЧХ .
Действующее значение тока цепи можно определить, зная модуль действующего значения входного напряжения и величины элементов цепи (внутреннее сопротивление генератора), (сопротивление потерь в проводах катушки индуктивности ), (установленная в макете катушка индуктивности), (нагрузочное сопротивление последовательной R–L-цепи):
, (35)
где величина модуля действующего значения входного напряжения берется равной тому значению напряжения, которое будет установлено далее при проведении измерения этой и других цепей, а именно 1 В; – круговая частота, ; – частота генератора сигнала, Гц, которая в экспериментальной части лабораторной работы будет меняться от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц; величину сопротивления потерь индуктивности , Ом, следует взять для индуктивности того макета, для которого будут впоследствии проводиться измерения (номер макета соответствует номеру подгруппы); величина внутреннего сопротивления генератора является стандартной для профессиональных радиотехнических устройств 50 Ом; величина сопротивления резистора во всех макетах одинакова 1 кОм.
Зависимости модуля входного сопротивления цепи и сдвига фаз между напряжением и током от частоты можно вычислить, используя выражения (13)–(24) в приложении к исследуемой цепи (рис. 17):
, (36)
. (37)
Модуль действующего значения напряжения на сопротивлении цепи
. (38)
Модуль действующего значения напряжения на индуктивности
. (39)
Рис. 17. Последовательная R–L-цепь
Величины элементов , и для расчета следует взять из табл. 1 к указанному преподавателем макету, на котором далее будут проводиться экспериментальные исследования (для схемы рис. 17 ).
Таблица 1
Величины элементов электрических цепей, установленных в лабораторных макетах
-
Элемент цепи
Номер макета
1
2
3
4
5
, кОм
1
1
1
1
1
, кОм
10
10
10
10
10
, мГн
25
17
17
20
19
, Ом
40
40
40
50
53
, мГн
25
17
17
20
19
, Ом
40
40
40
50
58
, нФ
10
10
15
10
15
, нФ
10
10
15
10
15
Диапазон частот для расчета принять от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц. Результаты расчета свести в табл. 2.
По результатам, сведенным в табл. 2, построить графики рассчитанных величин , , , и в зависимости от частоты генератора.
Таблица 2
Результаты расчета параметров последовательной R–L-цепи
|
Частота , кГц |
||||||||||||||||||
Параметр |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Графики частотных зависимостей величин и построить на одних осях. Здесь же показать частотную зависимость модуля действующего значения входного напряжения .