11431

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

Часть II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Цель задания: 1 Овладеть методикой измерения мощности в цепи переменного тока. 2 Определить угол сдвига фаз в цепи переменного тока используя ваттметр. Оборудование: к перечню приборов необходимых для выполн...

Русский

2013-04-07

257.5 KB

8 чел.

Часть II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель задания:

1) Овладеть методикой измерения мощности в цепи переменного тока.

2) Определить угол сдвига фаз в цепи переменного тока, используя ваттметр.

Оборудование:

к перечню приборов, необходимых для выполнения основных заданий, добавить ваттметр.

ТЕОРИЯ

Средняя мощность за период, развиваемая переменным током на участке цепи с известным напряжением, выражается соотношением

Р = Iэф.Uэф. cos   (1),

где Iэф и  Uэф эффективные значения тока и напряжения, равные соответственно

, ,

- сдвиг фаз между током и напряжением,

R - сопротивление цепи,

L - индуктивность,

С – емкость,

- частота тока.

Среднее значение мощности может быть измерено при помощи специальных приборов - ваттметров. Ниже приводится описание ваттметра электродинамической системы.

Устройство и способ включения электродинамического ваттметра поясняется рисунком 3 на стр. 18.

Ваттметр состоит из двух катушек - неподвижной катушки А с малым сопротивлением, включаемой в цепь переменного тока последовательно с тем участком, в котором надо произвести измерение мощности, и вращающейся катушки В с большим сопротивлением, включаемой параллельно исследуемому участку цепи. Вращающаяся катушка снабжена противодействующими пружинами аналогично рамке приборов магнитоэлектрической системы

Если по катушке А и по исследуемому участку цепи течет ток;

iI =i0 sin ( t + ),

то ток в катушке В пропорционален напряжению на том же участке. Это напряжение в общем случае не в фазе с током и, следовательно, может быть записано в виде

u=u0 sin t,

а ток в катушке В -cоответственно в виде:

t.

Мгновенное значение вращательного момента сил, приложенных к подвижной рамке ваттметра, равно:

t

Из этой формулы видно, что М есть функция времени того же вида, что и известное выражение для мгновенного значения мощности переменного тока:

р= i0sin ( t+) sin t

Вращающаяся система ваттметра обладает большим периодом колебаний и значительным затуханием. Ее устойчивое отклонение от положений равновесия при прохождении тока через рамку определяется равенством момента упругих сил пружинок и среднего значения за период момента электродинамических сил:

t+)sint. dt=

(2).

Таким образом, среднее за период значение момента, определяющее угол поворота подвижной рамки, пропорционально средней мощности, развиваемой переменным током на участке цепи, к которому подключен ваттметр. Колебания энергии, происходящие в цепи переменного тока без расхода на совершение внешней работы,  не влияют на показания ваттметра, учитывающего только так называемую активную (расходуемую) мощность переменного тока.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

1.Собрать цепь переменного тока по схеме, изображенной на рис.3. Можно измерения мощности  проводить одновременно с выполнением основных заданий при тех же значениях силы тока и напряжения.

2. Измерить силу тока, напряжение и мощность на участке “R, C, L”.

3. Из формулы (1) определить cos .

  1.  Рассчитать активное сопротивление по формуле (3), сравнить его с величиной омического сопротивления R.

  (3)

5. Рассчитать реактивное сопротивление по формуле (4), сравнить с результатами измерений хс и хL

 (4)

Нужно иметь в виду, что активная мощность в цепи переменного тока расходуется по ряду причин:

  1.  Джоулево тепло, которое по закону Джоуля-Ленца пропорционально квадрату тока и омическому сопротивлению;
  2.  Нагревание железных сердечников катушек индуктивности (если таковые имеются в цепи) вихревыми токами;
  3.  Гистерезис (перемагничивание железных сердечников).
  4.  Переполяризация в диэлектриках конденсаторов;
  5.  Потери на излучение, проявляющиеся при более высоких частотах переменного тока.

Все эти причины определяют величину активного сопротивления цепи.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Показать, что средняя за период мощность переменного тока выражается соотношением P= IэфUэфcos.

2. Что такое активное сопротивление? Чем оно отличается от омического?

3. Что такое реактивное сопротивление? Будет ли расходоваться мощность переменного тока в цепи, содержащей только реактивное сопротивление?

  1.  Почему нагреваются железные сердечники катушек индуктивности?

Какой сердечник греется сильнее: сплошной или набранный из пластин и почему?

5. Каков принцип действия ваттметра электродинамической системы?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47088. Типы линий связи. Аппаратура линий связи 54.95 KB
  Все алгоритмы компьютерной связи соответствующие протоколы и коммуникационное оборудование были рассчитаны именно на такой пульсирующий характер трафика поэтому необходимость передавать мультимедийный трафик требует внесения принципиальных изменений как в протоколы так и в оборудование. Типы линий связи. В компьютерных сетях существуют следующие типы линий связи: проводные линии связи кабельные линии связи линии связи на основе электромагнитных излучений Давайте после перечислений всех существующих типов линий связи расмотрим...
47090. Основные этапы редакционно-издательского процесса, их цели, задачи и составляющие; начало и окончание этапов 55 KB
  Оценка произведения решение вопроса о публикации оформление юридических документов; прием авторского оригинала издательское рецензирование разработка концепции издания доработка произведения автором редактирование произведения подготовка и редактирование аппарата подготовка комплектование и вычитка издательского оригинала; разработка плана иллюстрирования оформления и полиграфического исполнения издания редакционнотехническая подготовка издательского оригинала корректурные работы контроль за полиграфическим исполнением издания...
47092. Предмет и задачи методики преподавания технологии и предпринимательства в общеобразовательной школе 55.08 KB
  Формы организации занятий учащихся на уроках технологии. Методика обучения учащихся выполнению ручных и станочных операций по обработке конструкционных материалов. Цели задачи и методы обучения учащихся элементам машиноведения. Цели задачи и методы обучения учащихся элементам электротехники.
47093. Граница деятельности государства. Расходы, связанные с вмешательством государства в экономику. Эффективность государственного сектора 55.36 KB
  Исторически первым возникло натуральное производство при котором продукты труда предназначались для внутрихозяйственного потребления. Общественное разделение труда в натуральном хозяйстве было развито слабо. К примеру внутри латифундий имело место разделение труда между рабами которые исполняли различные виды работ. Но разделения труда между хозяйственными единицами не существовало был лишь идентичный набор видов работ.
47094. Ресурсы и человеческий капитал 58.68 KB
  Отраслевой рынок и дифференциация продукта Как показывает практика трудно найти на отраслевом рынке два одинаковых товара не из одной партии. установления степени дифференциации продукта. В зависимости от того насколько модифицируются различные свойства продукта выделяют четыре'главных вида дифференциации продукта. Вовторых существуют различия в качестве продукта: например туфли могут быть сделаны из натуральной кожи или кожезаменителя.
47095. Последовательное заполнение электронных уравнений атомов 55.7 KB
  принцип Пауликоторый часто называют еще принципом запрета ограничивает число электронов которые могут находиться на одной орбитали. Согласно принципу Паули на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае если они имеют противоположные спины неодинаковые спиновые числа. Поэтому в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами n l ml ms 3.Согласно правилу Гунда заселение орбиталей относящихся к одному и тому же энергетическому подуровню начинается одиночными...