7.2 Пояснения к лабораторной установке

В лабораторной работе исследуются резонансные явления в последовательном и параллельном контурах. Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде. Элементами исследуемых контуров являются: активное сопротивление (проволочный реостат), катушка индуктивности и набор емкостей. Лабораторные конденсаторы, используемые в работе, рассматриваются как идеальные емкости. Напряжение от сети переменного тока подводится к исследуемой цепи через лабораторный автотрансформатор.

Измерения токов, напряжений и мощности производятся амперметрами, вольтметрами и ваттметром, установленными на стенде.

7.3 Порядок выполнения работы

7.3.1 Определение параметров индуктивной катушки

1) По схеме рисунка 6 собрать электрическую цепь для определения параметров , катушки индуктивности.

2) Измерить силу тока , напряжение и мощность , установив с помощью автотрансформатора величину тока в цепи не более 0,5 А. Результаты измерений занести в таблицу 3.

Рисунок 6 – Схема цепи для экспериментального определения параметров

катушки индуктивности

Таблица 3 – Данные измерений и результаты расчета параметров катушки

индуктивности

Результаты измерений			Результаты расчетов
,	,	,	,	,	,	,
А	В	Вт	Ом	Ом	Ом	Гн

3) По данным измерений рассчитать параметры и индуктивной катушки. Результаты вычислений записать в таблицу 3. Для расчетов применить формулы

,     ,     ,     , (23)

полагая линейную частоту тока в цепи Гц.

7.3.2 Исследование резонанса напряжений

1) На основании данных таблицы 3 для последовательного колебательного контура (рисунок 7) рассчитать значение резонансной емкости , применив формулы

,     . (24)

2) По схеме рисунка 7 собрать электрическую цепь для исследования резонанса напряжений.

3) Поддерживая напряжение на входе цепи неизменным, измерить ток , напряжения , , и активную мощность в контуре (8–10 измерений), изменяя величину емкости конденсаторной батареи от до . Результаты измерений занести в таблицу 4.

Таблица 4 – Данные измерений величин при исследовании резонанса напряжений

№	,	,	,	,	,	,	,
опыта	мкФ	А	В	Вт	В	В	В

Рисунок 7 – Схема цепи для исследования резонанса напряжений

4) По результатам эксперимента определить резонансную емкость и по формуле рассчитать коэффициент мощности при резонансе. Если результат расчета даст значение , повторить измерения и точнее настроить контур в режим резонанса, учитывая, что при резонансе напряжений ток в последовательной цепи достигает наибольшего значения. Экспериментальное значение емкости сравнить с расчетным и сделать вывод.

5) На основании данных таблицы 4 рассчитать параметры , , , пассивных элементов цепи, напряжения , , , мощности , , и угол сдвига фаз . Результаты вычислений оформить в таблицу 5.

Таблица 5 – Результаты расчета параметров элементов последовательного контура при

исследовании резонанса напряжений

№ опыта

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

мкФ

Ом

Ом

Ом

Ом

В

В

В

ВАр

ВАр

ВА

град

Для расчетов применить формулы

,      (или ),     ,     , (25)

,     ,     , (26)

,     ,     ,     . (27)

6) По данным таблиц 4, 5 построить графики зависимостей , , , , , .

7) На комплексной плоскости построить векторные диаграммы токов и напряжений последовательного контура для следующих режимов: активно-индуктивного (), резонансного () и активно-емкостного (). Сделать вывод.