4 Векторная диаграмма

По результатам измерений в пунктах 2 и 3 построим векторную диаграмму тока I и напряжений U_R, U_L, U_C, U. Сложим графически векторы U_R, U_L и U_C. Сравним результат с вектором U.

Рисунок 2 – Экспериментальная векторная диаграмма

Как видно из рисунка, второй закон Кирхгофа выполняется с погрешностью, но направление общего напряжения практически совпадает с заданным. Из рисунка видно, что напряжение опережает ток по фазе, как и было рассчитано ранее. Это свидетельствует о индуктивном характере цепи. Так же из рисунка видно, что ток в резисторе совпадает с напряжением на нем, в катушке ток опережает напряжение, а в конденсаторе отстает. Т.е. теория совпадает с практикой.

Теперь построим векторную диаграмму токов и напряжений по результатам вычислений

Рисунок 3 – Расчетная векторная диаграмма

Из рисунка видно, что второй закон Кирхгофа выполняется для теоретических расчетов. Но он выполняется только для векторных напряжений и токов и не выполняется для действующих и амплитудных значений.

Сравнивая эти диаграммы можно увидеть, что экспериментальные значения отличаются от вычисленных значений.

Векторные диаграммы графически показывают амплитуды и начальные фазы напряжений на элементах цепи. Векторная сумма векторов U_R,U_C,U_L должна быть равна U, это мы видим на рисунке 3. Но на практике этого не произошло.

Законы Кирхгофа выполняются только для вычисленных значений напряжения и тока. На практике есть отклонение, но в общем оно примерно совпадает с теоретическими расчетами.

5 Потребляемая мощность

На данном этапе лабораторной работы будем измерять потребляемую среднюю мощность цепью от источника.

Потребляемую мощность будем вычислять тремя способами:

1) P₁ – по величинам напряжения U и тока I с учетом сдвига фаз между ними:

2) P₂ – по величине тока I и значениям сопротивлений элементов цепи:

3) P₃ – по значениям напряжений на элементах и их сопротивлениям:

Далее определяем среднее значение потребляемой мощности:

Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5 – Потребляемая мощность

	P1, Вт	P2, Вт	P3, Вт	Pср, Вт
Эксперимент	0.001756	0.0027	0.0021	0.0022
Расчет	0.0027	0.0027	0.0027	0.0027

Рассчитаем мощность для вычисленных значений тока и напряжения в цепи:

Как видно из расчета, мощности, вычисленные по величинам тока и сопротивления и напряжения и сопротивления, оказались равными, так как эти формулы получены из закона Ома путем выражения одних величин через другие.

В этом пункте мы рассчитали мощности, потребляемые цепью от источника. Расчеты были проведены тремя различными способами: по величинам напряжения U и тока I и учета сдвига фаз между ними, по величине тока I и значениям сопротивлений элементов цепи, по значениям напряжений на элементах и их сопротивлениям. Результаты были занесены в таблицу 5. Сравнивая полученные значения, можно сделать вывод о том, что при расчете разными способами мы получили значения, которые незначительно отклоняются друг от друга. Следовательно, расчет мощности практически не зависит от выбора формулы. Но для получения более точного результата можно посчитать мощность по трем формулам и затем найти среднюю мощность.