5.Экспериментально исследовать частотные свойства параллельной r–с-цепи и рассчитать её параметры и характеристики на основе результатов экспериментальных измерений

Повторив процесс предварительных настроек, собрать схему исследуемой параллельной электрической цепи R₃–С₆ в соответствии с рис. 20. Для этого переключатель 3 (рис. 3) В1 на панели управления макетом установить в положение 3 (передача сигнала со входа переключателя на его выход через сопротивление ). Переключатель 4 (рис. 3) В2 установить в положение 4 (параллельное включение в исследуемую цепь ёмкости ). Переключатель 5 (рис.3) В3 установить в положение 7, соответствующее прямой передаче сигнала со входа переключателя на его выход. Переключатель 6 (рис. 3) В4 установить в положение 5, соответствующее параллельному с ёмкостью подключению сопротивления . Одновременно параллельная цепь R₃–С₆ оказывается включена параллельно выходным клеммам 8 и байонетному разъему 7 макета (см. рис. 3).

Собрав указанным образом параллельную цепь R₃–С₆, провести измерения величины действующего значения выходного напряжения на выходе макета для частот от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц путем соответствующего изменения положения ручки 4 (рис. 2) плавного управления значением частоты генератора Г3-109. Значение выходного напряжения на макете для указанных частот занести в табл. 12.

Таблица 12

Экспериментальные значения выходного напряжения параллельной цепи R₃–С₆

	Частота , кГц
Параметр	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
, В

Используя результаты измерений, занесенные в табл. 12, следует рассчитать частотные зависимости:

модуля действующего значения тока в цепи ;

модуля входной проводимости цепи ;

модуля действующего значения тока в сопротивлении ;

модуля действующего значения тока ёмкости ;

фазового сдвига между током и напряжением на входе цепи ;

величины модуля реактивного сопротивления ёмкости ;

величины ёмкости .

Для определения заданных характеристик параллельной цепи R₃–С₆ следует построить векторную диаграмму токов (треугольник токов) и векторную диаграмму проводимостей (треугольник проводимостей) этой цепи аналогично тому, как это было сделано для параллельной R–L-цепи (рис. 15, 16).

Осью векторной диаграммы токов параллельной цепи R₃–С₆ является вектор напряжения . Напряжение на цепи является одинаковым для всех элементов этой цепи в данный момент времени на данной частоте. Момент времени, для которого строится векторная диаграмма, по-прежнему возьмем нулевым , чтобы ось векторной диаграммы располагалась горизонтально.

Вдоль оси напряжения в принятом масштабе токов откладываем значение тока на активном сопротивлении , так как ток и напряжение на сопротивлении связаны законом Ома, и сдвига фаз между ними нет. Ток ёмкости откладывают от конца вектора в виде вектора , опережающего вектор на (перпендикулярно вверх), так как ток ёмкости опережает напряжение на эту величину. Соединив начало координат с концом вектора , получим значения тока на входе цепи (в неразветвленной части цепи), а также сдвига фаз между током и напряжением на входе цепи (см. рис. 23).

Рис. 23. Векторная диаграмма токов параллельной цепи (треугольник

токов)

Поделив все стороны треугольника токов параллельной цепи R₃–С₆ (рис. 23) на общий для них параметр – напряжение на цепи , получим треугольник проводимостей для этой цепи (рис. 24).

Рис. 24. Векторная диаграмма проводимостей параллельной цепи

(треугольник проводимостей)

Величину модуля действующего значения тока в неразветвленной части параллельной цепи R₃–С₆ можно определить из выражения (47):

. (77)

Найти частотные зависимости величин , , , можно из приведенных выше векторных диаграмм треугольника токов (рис. 23) и треугольника проводимостей (рис. 24) и величины тока :

, (78)

, (79)

, (80)

. (81)

Величину модуля реактивного сопротивления ёмкости можно найти, зная ток ёмкости (80) и напряжение на ней (табл. 12):

. (82)

Значение самой ёмкости из формулы сопротивления ёмкости (66):

. (83)

Результаты вычислений частотных зависимостей величин , , , , , и свести в табл. 13.

Таблица 13

Экспериментальные параметры параллельной цепи R₃–С₆

	Частота , кГц
Параметр	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
, А
,
, А
, А
, град
, Ом
, Гн

По результатам, сведенным в табл. 13, построить графики частотных зависимостей величин , , , , , и . Частотные зависимости величин , , , , построить на тех же осях, что ранее рассчитанные соответствующие зависимости, полученные расчетным путем при выполнении домашнего задания (см. табл. 5).

Построить векторные диаграммы токов и сопротивлений параллельной цепи R₃–С₆ для трех частот: кГц, кГц, кГц.