4. Содержание отчета
1. Копия экрана монитора со схемой исследуемой цепи.
2. Таблицы с опытными и расчетными результатами.
3. Векторная диаграмма.
4. Выводы.
5. Вопросы для самопроверки
1. Как соотносятся между собой ток и напряжение в индуктивности; ток и напряжение в емкости?
2. Начальная фаза напряжения, приложенного к емкости, составляет +30°. Какова начальная фаза тока в этой емкости?
3. Начальная фаза тока в индуктивности составляет - 60°. Какова начальная фаза напряжения, приложенного к этой индуктивности?
4. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа применительно к векторам действующих токов и напряжений исследуемой цепи синусоидального тока.
5. К идеализированной катушке индуктивности приложено синусоидальное напряжение, действующее значение которого U = 314 B. Частота сети f = 50 Гц. Какова величина индуктивности этой катушки, если действующее значение тока в ней I = 1 A?
6. К идеализированному конденсатору приложено напряжение, действующее значение которого U = 318,5 B, угловая частота сети w = 314 1/c. Какова величина емкости этого конденсатора, если действующее значение тока в нем I = 1 A?
7. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа применительно к комплексным действующим значениям токов и напряжений исследуемой цепи синусоидального тока.
8. К цепи, содержащей только индуктивное сопротивление xL = 2 Ом, приложено напряжение, комплексное действующее значение которого . Записать комплексное действующее значение тока в этом сопротивлении.
9. В цепи, содержащей только емкостное сопротивление xC = 1 Ом, протекает ток, комплексное действующее значение которого . Записать комплексное действующее значение напряжения , приложенного к этой цепи.
Литература: [2], c. 29…43.
Работа 4 (в). Исследование частотных свойств цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости
1. Цель работы
Экспериментальное исследование резонанса и частотных характеристик цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости с помощью компьютерного моделирования.
2. Основные теоретические положения
Этот раздел смотри в описании к физической лабораторной работе 4.
3. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с методикой моделирования простых цепей переменного тока на компьютере.
2. Выбрать свой вариант из табл. 4.1. Номер варианта должен быть равен последней цифре шифра студента.
3. «Собрать» схему, представленную на рис. 4.1. Номер варианта указан в табл. 4.1. При этом номер варианта должен быть равен последней цифре шифра студента. Скопировать схему с экрана монитора для последующего представления ее в отчете по лабораторной работе. Напоминаем, что нажатие клавиши Prt Scr позволяет занести в буфер обмена содержимое экрана монитора, которое затем можно вставить в необходимый документ.
4. Рассчитать величину резонансной частоты 0 по формуле
.
5. Определить величину резонансной частоты экспериментально. Для этого, изменяя частоту напряжения источника ЭДС, найти то ее значение, при котором ток цепи достигает максимума. Рекомендуется вначале изменять частоту дискретно в десять раз. Определив приблизительный максимум в найденном диапазоне, продолжайте изменение частоты, сократив ее дискретизацию. При этом следите за показанием амперметра. Расчетное значение резонансной частоты и экспериментальное значение должны совпасть.
Рис. 4.1
Таблица 4.1
-
№ варианта
R, Ом
L, мГн
C, мкФ
U, В
1
100
20
0,5
1
2
125
25
0,4
1
3
200
40
0,25
2
4
250
50
0,2
2
5
375
75
0,134
3
6
400
80
0,125
3
7
500
100
0,1
4
8
600
120
0,84
4
9
220
70
0,25
2
0
330
80
0,2
2
6. Изменяя частоту приложенного напряжения в пределах от 0,2 0 до 20, измерить при каждом из значений (значения частоты указаны в табл. по форме 4.1) действующее значение тока цепи I . Полученные данные занести в табл. по форме 4.1.
По полученным данным рассчитать значения I, R, XL, XC, z, Р для тех же значений частот, что и в табл. по форме 4.1. Результаты расчета занести в табл. по форме 4.1.
7. Построить экспериментальные частотные характеристики I(), R(), X()L, X()C, z() Р(), cosφ () на графике.
Форма 4.1
Частота |
Эксперимент |
Теория (расчет) |
||||||||||||
Ω, 1/с |
f, Гц |
I , мА |
Р, Вт |
cosφ
|
z, Ом |
I, мА
|
R, Ом |
XL, Ом |
XС, Ом |
z, Ом |
Р, Вт |
cosφ
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8. Рассчитать теоретически характеристики z(), Р() cosφ () по формулам z = ; Р = UI cosφ; cosφ = arctg x/R, и сравнить их с экспериментальными характеристиками, представленными в табл. по форме 4.1. Убедиться в совпадении теории и опыта.