Лб3_ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ RC-КОНТУРЕ

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ RC-КОНТУРЕ

1.Задание на самостоятельную подготовку

1.1.Изучите режим гармонических колебаний в простейших электрических цепях.

1.2.Рассчитайте величину емкости C в цепи, схема которой приведена на рис. 3.1, при которой ток i(t) опережает по фазе приложенное напряжение u0(t)

на угол = 45 , учитывая, что

Рис..33.1.1.

Значения R и f приведены в табл. 3.1. Вычисленное значение емкости C занесите в графу «теоретический расчет» табл. 3.2.

Таблица 3.1

действующие значения тока I и напряжения UR и UC в цепи, схема которой приведена на рис. 3.1, для заданных значений R, f по формулам:

U Um0 1, В. 2

Постройте в масштабе треугольник напряжений и укажите угол . Выполните аналогичные расчеты для C1 = 0,1C.

Результаты расчетов занесите в графу «теоретический расчет» табл. 3.2.

Тип источника: гармонический

Амплитуда (U0): 1.414 В (для всех вариантов одинаковая) Частота (f): в соответствии со своим номером варианта.

2.2. Постройте графики входного напряжения и напряжения на емкости. Для

Рис. 3.4

Нажмите кнопку ОК. На экране будут построены два графика: график входного напряжения и график напряжения на емкости. С помощью

электронной линейки по графикам определите период колебания T, и время , соответствующее сдвигу фаз между напряжениями u0(t) и uR(t). Занесите их значения в графу «Результаты моделирования на компьютере» табл. 3.2 и вычислите сдвиг по фазе между напряжениями по формуле:

tT 360 . Пример определения T и показан на рис. 3.5:

Для определения T необходимо из времени t, указанного на рис. 3.5 в, вычесть время, указанное на рис. 3.5 а. В приведенном примере:

= 0.5м − 0.25м = 0.25м = 0.25 ∙ 10−3, с.

Для определения необходимо из времени t, указанного на рис. 3.5 б, вычесть

время, указанное на рис. 3.5 а. В приведенном примере:

= 0.282м − 0.25м = 0.032м = 0.032 ∙ 10−3, с.

а)

б)

в) Рис. 3.5

2.3. Постройте ( ) и ( ). Для этого заполните таблицу параметров расчета, как показано на рис. 3.6. Нажмите ОК. В результате на экране вы получите графики, приведенные на рис. 3.7.

Рис. 3.6

2.4. С помощью электронной линейки измерьте амплитудные значения колебаний напряжения на резистивном сопротивлении и напряжения на емкости. В приведенном примере ( ) показан на красном графике. Из

рис. 3.7 а видно, что = 1 В. Синий график соответствует С( ). Из рис. 3.7 б видно, что = 1 В. Необходимо рассчитать действующие

значения напряжений на резистивном сопротивлении и на емкости по формуле

а)

б)

Рис. 3.7

3.Указания по подготовке к защите

3.1.Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:

предварительный расчет,

схему для моделирования,

таблицу теоретических данных и данных, полученных в результате моделирования на Fastmean,

графики исследуемых колебаний,

векторные диаграммы для анализируемой цепи при двух значениях емкости,

выводы.

3.2. Подготовьтесь к ответу на вопросы и решению типовых задач, отражающих основное содержание работы.

Контрольные вопросы

1.Какие токи и напряжения называются гармоническими? Какими параметрами они характеризуются?

2.Что называют действующим значением периодического колебания? Чему равно действующее значение гармонического тока или напряжения?

3.Какими соотношениями связаны амплитуды (действующие значения) гармонических тока и напряжения на резистивном сопротивлении, индуктивности, емкости?

4.Как сдвинуты по фазе ток и напряжение на резистивном сопротивлении, индуктивности, емкости?

5.Что называют векторной диаграммой цепи? Постройте векторные диаграммы последовательных и параллельных контуров RC, RL, RLC на разных частотах.