Программа работы
1. Собрать схему рис 5.1.
2. Измеряя частоту источника питания (10–12 значений, включая fр), исследовать режимы работы цепи. Результаты измерений занести в табл. 5.1.
3. Используя экспериментальные данные и параметры схем замещения катушки индуктивности и конденсатора (по результатам лабораторной работы № 3), рассчитать величины, указанные в табл. 5.1.
4. Построить частотные характеристики цепи рис. 5.1 по данным табл. 5.1.
5. Определить расчетом резонансную частоту р и сравнить результат с экспериментом.
6. Построить в масштабе векторные диаграммы для трех различных режимов:
– < p
– = p
– > p
Табл. 5.1
|
№ опыта |
Эксперимент |
Расчет | |||||||||||||
|
f, Гц |
U, B |
I, A |
P, Вт |
GL, См |
GC, См |
BL, Вт |
BC, Cм |
G, Cм |
B, См |
Y, См |
IL, A |
IC, A |
I, A |
,º | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание отчета:
– схема исследуемой цепи (рис. 5.1)
– табл. 5.1
– расчет и графические построения согласно п.п. 3, 4, 5, 6 программы работы
– выводы
Контрольные вопросы:
1. Объясните, при каких условиях и в какой цепи возникает резонанс токов?
2. Как можно добиться резонанса токов?
3. Как опытным путем можно определить и зафиксировать резонанс токов?
4. Каким будет характер сопротивления электрической цепи при резонансе токов?
5. Как по виду частотной характеристики Х()можно определить, какие и в каком количестве могут возникать в ней резонансные режимы при изменении?
6. Почему при резонансе токов ток в конденсаторе или катушке может быть больше тока в неразветвленной части цепи?
Лабораторная работа № 6 Исследование процессов в индуктивно связанных катушках
Цель работы: исследовать явление взаимной индукции в цепях переменного тока; освоить экспериментальные способы определения одноименных зажимов индуктивно связанных катушек.
Общие сведения
Если две катушки, по которым протекают переменные токи, расположены близко друг от друга, то часть магнитного потока первой катушки пронизывает витки второй, часть магнитного потока второй катушки пронизывает витки первой. Такие катушки называют индуктивно связанными. Степень индуктивной связи двух катушек характеризуется коэффициентом связи К:
|
|
(6.1) |
,где M – взаимная индуктивность катушек,
L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек.
Взаимная индуктивность Mявляется коэффициентом пропорциональности между током одной катушки и созданным этим током потокосцеплением другой катушки:
|
|
(6.2) |
;
.Для двух индуктивно связанных катушек с током справедливым является следующее равенство:
|
M=M12=M21. |
(6.3) |
При анализе индуктивно связанных цепей необходимо знать, как направлены по отношению друг к другу магнитные потоки самоиндукции. Для этого прибегают к разметке зажимов индуктивно связанных катушек.
Два зажима, принадлежащие двум разным катушкам с магнитной связью, называются одноименными, если при одинаковом направлении токов относительно этих зажимов магнитные потоки самоиндукции и взаимной индукции складываются. Одноименные зажимы на схемах обозначаются звездочками (точками), а дугообразная стрелка между катушками указывает на наличие магнитной связи.
При последовательном соединении двух индуктивно связанных катушек возможны два вида их включения – согласное и встречное. Если токи катушек одинаково ориентированы относительно одноименных зажимов, то такое включение катушек называется согласным (рис. 6.1а); а при встречном включении токи имеют противоположные направления относительно одноименных зажимов (рис. 6.1б).
При согласном включении катушек для цепи (рис. 6.1а) справедливо:
|
|
(6.4) |
.При встречном включении (рис. 6.1б):
|
|
(6.5) |
.Следовательно, при согласованном включении эквивалентная индуктивность цепи:
|
|
(6.6) |
,при встречном включении:
|
|
(6.7) |
.Используя данные опыта при согласном и встречном включении двух катушек, можно определить их взаимную индуктивность по формуле:
|
|
(6.8) |
.
|
|
|
а) |
|
|
|
б) |
|
Рис.6.1 |
Можно также определить Мметодом амперметра и вольтметра (рис. 6.2): подключив одну из катушек к источнику переменного тока, измеряют ток в этой катушке и значение наведенной ЭДС взаимной индукции во второй катушке. По этим данным определяютМ:
|
|
(6.9) |
,
где
.
|
|
|
Рис.6.2 |
В данной работе взаимная индуктивность Мопределяется двумя рассмотренными способами.
Для определения других параметров индуктивно связанных катушек (индуктивности, активного сопротивления и т. д.) достаточно измерить напряжение на катушке, ток в ней и активную мощность, потребляемую катушкой:
|
|
(6.10) |
|
|
(6.11) |
|
|
(6.12) |
;
;
.