5.5.1. Цель работы

5.5.1.1. Проверить практически и уяснить, какие явления происходят в резистивном, индуктивном и емкостном элементах, включенных в цепь переменного тока.

5.5.1.2. Исследовать режим резонанса токов.

5.5.1.3. Рассчитать параметры цепи переменного тока.

5.5.2. Основные теоретические положения

5.5.2.1. Эквивалентную схему замещения параллельного соединения реальной катушки и конденсатора можно представить в виде параллельного соединения ветвей с последовательно соединенными идеальными элементами: резисторами, катушкой и конденсатором (рисунок 5.5.1.).

Рисунок 5.5.1. Схема параллельного соединения катушки и конденсатора

Уравнение электрического равновесия для такой цепи согласно первому закону Кирхгофа:

, (5.38)

где - комплекс действующего значения напряжения в цепи;

и

- активные проводимости ветвей с катушкой и конденсатором;

и

- реактивные проводимости ветвей с катушкой и конденсатором;

и - активные сопротивления ветвей;

- индуктивное сопротивление катушки;

- емкостное сопротивление конденсатора;

- комплекс полной проводимости цепи;

- начальная фаза напряжения;

- сдвиг фазы между током и напряжением;

В зависимости от соотношения между индуктивной и емкостной проводимостями цепь может иметь характер:

- индуктивный (напряжение опережает ток в неразветвленной части цепи);

- емкостный (ток опережает напряжение);

- активный (ток совпадает по фазе с напряжением).

На рисунке 5.5.2. представлены векторные диаграммы, построенные на комплексной плоскости для трех случаев ( ). Начальная фаза напряжения для удобства построения принята равной нулю.

Рисунок 5.5.2.Векторные диаграммы цепи с параллельным

соединением катушки и конденсатора для

Режим работы цепи переменного тока с параллельным соединением, при котором ток в неразветвленной части и напряжение совпадают по фазе, называется резонансом тока. При этом индуктивная и емкостная проводимости равны друг другу, и вся цепь ведет себя, как чисто активная. Ток в неразветвленной части имеет минимальное значение. При этом реактивные составляющие токов через катушку и конденсатор равны по величине и сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180 градусов:

, (5.39)

т.к. условием резонанса токов является равенство

, (5.40)

то резонанс токов может быть установлен изменением:

1) L при постоянных C и f ;

2) C при постоянных L и f ;

3) f при постоянных L и C .

5.5.3. Техническое обеспечение работы

5.5.3.1. Источник питания 127 В.

5.5.3.2 Выпрямитель.

5.5.3.3 Амперметры A.

5.5.3.4 Вольтметры V.

5.5.3.5 Ваттметр W.

5.5.3.6 Резисторы.

5.5.3.7.Катушка индуктивности.

5.5.3.8.Батарея конденсаторов.