Державний університет телекомунікацій
Навчально-науковий інститут захисту інформації
Кафедра систем захисту інформації
Основи теорії кіл, сигналів та процесів в системах технічного захисту інформації
Лабораторна робота № 2
Досдідження процесів в електричному колі сінусоїдального струму
Завдання та методичні рекомендації
до виконання роботи та оформлення звіту
Київ – 2013
Укладач Ю.О.Тихонов
Затверджено на засіданні кафедри систем захисту інформації
ННІЗІ ДУТ
Основи теорії кіл, сигналів та процесів в системах технічного захисту інформації: Завдання та методичні вказівки до виконання лабораторної роботи студентами очної форми навчання / Уклад. Ю.О.Тихонов – К.: ДУТ, 2013 – 15с.
Завдання та методичні вказівки містять необхідні матеріали та рекомендації щодо самостійної роботи студентів при підготовки та при виконанні лабораторної роботи.
Лабораторная работа № 2
Тема: Исследование процессов в электрической цепи синусоидального тока
Цель: В лабораторной работе ставится целью определение параметров электрических колебаний по их осциллограммам.
Содержание работы.
1. Общие сведения о синусоидальном токе и его характеристиках.
2. Выполнение работы.
2.1 Измерение параметров синусоидального напряжения с помощью осциллографа.
2.2 Измерение разности фаз напряжений
3. Ответы на вопросы.
4. Составление отчета о выполненной работе.
Общие сведения о синусоидальном токе и его характеристиках.
Наиболее общим является понятие переменного тока. Дадим определение переменного тока.
Переменным током называют ток, который изменяется с течением времени. |
Это определение относится также к переменным напряжениям и э.д.с.
Значение переменного тока в рассматриваемый момент времени называют его мгновенным значением (мгновенным током). Для обозначения мгновенного тока, напряжения, э.д.с. применяют малые буквы латинского алфавита: i, u, e. Для того чтобы подчеркнуть, что переменный ток, напряжение и э.д.с. являются функциями времени, их иногда обозначают как i(t), u(t), e(t).
Переменные токи могут быть периодическими и непериодическими.
Периодическим называют ток, мгновенные значения которого повторяются через равные промежутки времени. |
Периодом переменного тока Т называют наименьший промежуток времени, по истечении которого мгновенные значения периодического тока повторяются. |
Период измеряют в секундах (с).
Для периодической функции справедливо:
i(t)=i(t±T).
Преобладающим видом периодического процесса в электрических цепях является синусоидальный режим, характеризующийся тем, что все напряжения и токи являются синусоидальными функциями. Синусоида представляет собой простейшую периодическую функцию и имеет следующий вид и параметры (рис. 1):
Рис. 1
Частотой переменного тока f называют величину, обратную периоду. |
Частота обозначается латинской буквой f :
f = 1 / Т .
Частота показывает, какое число колебаний совершает переменный ток в течение одной секунды. Частота измеряется в герцах (Гц). Один герц соответствует одному колебанию в секунду.
Аналитическая запись синусоидального тока имеет вид
i(t) = Im sin (ωt + ψ)
где Im - амплитуда тока;
ω - угловая частота;
ψ – начальная фаза.
Амплитуда тока Im - это его наибольшее значение по абсолютной величине. |
Угловая частота ω – это скорость изменения фазы тока, равная частоте синусоидального тока, умноженной на 2 π : |
ω = 2 π f = 2 π/Т рад/с.
Фаза тока, или фазовый угол φ(t) - это аргумент синусоидального тока, определяющий стадию изменения синусоидальной величины. |
φ(t) = ωt + ψ,
где ψ - начальная фаза – значение фазы синусоидального тока в начальный момент времени (при t = 0);
ωt – мгновенная ( зависящая от времени) фаза.
При графическом изображении синусоидального тока по горизонтальной оси откладывают время t (рис.1) или мгновенную фазу ωt (рис.2).
Рис. 2
Если имеется несколько синусоидальных величин, изменяющихся с одинаковой частотой, начальные фазы которых различны, то говорят, что они смещены одна относительно другой по фазе.
Сдвиг фаз – это алгебраическая величина, равная разности начальных фаз. |
Рис. 3
Например, для тока и напряжения, изображенных на рис.3,
Δφ = ψu – ψi .
Если Δφ > 0 – напряжение опережает по фазе ток. Если Δφ < 0, то напряжение отстает по фазе от тока. Если Δφ = 0, то напряжение и ток совпадают по фазе (синфазны).
Если Δφ = π, то напряжение и ток находятся в противофазе.