§2.5. Методические указания к выполнению модуля 2

Приступая к выполнению задания модуля, необходимо изучить теоретический материал и разобрать примеры решения задач:

При изучении темы модуля необходимо точно усвоить понятия о параметрах синусоидального тока: мгновенное значение, амплитуда, фаза, период, начальная фаза, угловая частота. Важно понимать, что ни один элемент линейной электрической цепи не меняет частоту проходимого сигнала (тока, напряжения), т.е. частота всех токов и напряжений цепи одинакова и равна частоте источника. Таким образом, задача анализа установившегося синусоидального режима состоит в определении двух параметров сигнала: амплитуды и начальной фазы. Решение этой задачи можно производить на основе составления дифференциальных уравнений по законам Кирхгоффа. Однако более простым является символический метод (метод комплексных амплитуд).

Необходимо знать свойства пассивных элементов линейных цепей синусоидального тока резистора, индуктивности и емкости:

- величина резистивного элемента не зависит от частоты, ток и напряжение на нем совпадают по фазе. Мгновенная мощность в резистивном элементе пульсирует от нулевого до максимального значения с двойной частотой сигнала, принимая только положительные значения;

- величина индуктивного сопротивления прямо пропорциональна частоте, напряжение на идеальном индуктивном элементе опережает по фазе ток на 90 градусов. Мощность в индуктивном элементе имеет характер колебаний с удвоенной частотой сигнала, и при положительных полуволнах мощности энергия из источника поступает в элемент и запасается в нем, при отрицательных – запасенная в элементе энергия отдается обратно в цепь;

- величина емкостного сопротивления обратно пропорциональна частоте, а напряжение на идеальном емкостном элементе отстает от тока на 90 градусов;

- так как комплексные сопротивления индуктивности и емкости имеют только реактивные составляющие, их называют реактивными. В том случае, когда в цепь входят активные и реактивные сопротивления, полное сопротивление следует находить как геометрическую сумму активной и реактивной составляющих.

§2.6. Методические указания к выполнению экспериментального исследования Модуля 2

2.6.1. Подготовка к экспериментальному лабораторному исследованию

1. Внимательно ознакомиться с описанием соответствующего исследования и установить, в чем состоит основная цель и задача предстоящей работы.

2. По литературным и методическим источникам изучить теоретическую часть, относящуюся к данному экспериментальному исследованию.

3. До проведения эксперимента подготовить бланк протокола лабораторной работы, содержащий соответствующую схему, миллиметровку для построения графиков, таблицы, в которые будут заноситься экспериментальные данные и расчетные формулы.

4. Не подготовленные к работе студенты к выполнению экспериментальной части задания не допускаются.

2.6.2. Выполнение экспериментального исследования

Успешное выполнение эксперимента возможно только в том случае, когда экспериментатор отчетливо представляет себе цель исследования и ожидаемые результаты, поэтому важным является тщательная подготовка к его проведению.

1. Перед началом проведения эксперимента студенты должны ознакомиться с электрическим оборудованием и его номинальными данными: ток, напряжение и мощность, на которые рассчитаны соответствующие электротехнические устройства; выбрать необходимые измерительные приборы, определить пределы измерения, цену деления их шкал, класс точности.

2. Сборку электрической цепи необходимо проводить в точном соответствии с заданием. Сборка схемы ведется при разомкнутых рубильниках в следующем порядке: сначала собирается главная цепь, состоящая из последовательно включенных элементов (источники питания, резисторы, амперметры, токовая обмотка ваттметров). Затем к соответствующим точкам присоединяются параллельные элементы, а также вольтметры и обмотки напряжения ваттметров.

Указанный порядок сборки электрической цепи ограждает экспериментатора от элементарных ошибок, делает схему более простой, наглядной и легко проверяемой.

3. После того, как схема собрана, следует установить указатель лабораторного автотрансформатора на ноль, все делители напряжения установить на минимум, полностью ввести сопротивление реостатов, регулируемые емкости установить на минимум, т.е. создать условия, при которых после включения питания токи и напряжения во всех ветвях схемы либо будут равны нулю, либо будут минимальными.

4. Собранную схему показать преподавателю. Только после проверки ее преподавателем и с его разрешения можно включать схему под напряжение.

5. Экспериментальное исследование начинается с проведения предварительного опыта, во время проведения которого следят за приборами, не записывая их показаний. Цель предварительного опыта состоит в том, чтобы во-первых, проследить качественный характер того или иного процесса и, во-вторых, проверить правильность включения измерительных приборов и выбора их пределов измерений. Если в цепях постоянного тока стрелки приборов отклонятся в обратном направлении, то необходимо отключить схему и поменять местами подключенные к прибору провода.

6. После предварительного опыта приступают к тщательному выполнению эксперимента. Отчеты по всем приборам рекомендуется производить одновременно. Показания приборов следует записывать в заготовленные таблицы протокола, проводя пересчет измеряемых величин в соответствии ценой деления приборов.

7. При выполнении эксперимента, в результате которого требуется построить графики, нужно выбрать целесообразное число режимов (число «точек» графика). Для этого замеры производят через равные промежутки, на которые делится весь диапазон измеряемой величины. Если необходимо по возможности точно установить точку экстремума или перегиба кривой, то вблизи этой области следует сделать большее число замеров.

8. По окончании каждого этапа лабораторного исследования до разборки схемы или ее изменения следует показать преподавателю результаты с тем, чтобы при необходимости можно было повторить эксперимент.

9. Разбирать схему можно только при отключенных источниках питания.