22838

Процеси в електричному колі змінного струму

Лабораторная работа

Физика

Фаза струму через індуктивність менша на від фази прикладеної напруги а фаза струму через ємність випереджає фазу прикладеної напруги на . Розрахунок кіл змінного струму базується на законах Кірхгофа для кіл змінного струму. Довільна ділянка кола змінного струму може бути представлена комбінацією активного опору індуктивності та ємності.

Украинкский

2013-08-04

123.5 KB

2 чел.

Робота 5

Процеси в електричному колі змінного струму.

Якщо в електричному колі діє електрорушійна сила, яка змінюється за гармонічним законом, то струм через елементи кола (активний опір R, індуктивність L та ємність C) пов’язані з поданням напруги на них U=U0sint співвідношенням: ;  ,

де – кругова частота коливань, U0 – амплітуда прикладеної до елементарного кола напруги, ,  та U0wС – амплітуда струмів через відповідні елементи кола.

Величини  та  мають розмірність опору і носять назву реактивних опорів. Фаза струму через індуктивність менша на  від фази прикладеної напруги, а фаза струму через ємність випереджає фазу прикладеної напруги на .

Розрахунок кіл змінного струму базується на законах Кірхгофа для кіл змінного струму. Широко використовується метод векторних діаграм та символічний метод [1,2,3].

Довільна ділянка кола змінного струму може бути представлена комбінацією активного опору, індуктивності та ємності. Приклавши до ділянки кола напругу U0=Usint, ми одержимо струм. Залежність між U(t) та I(t) виражається комплексним опором ділянки кола  , де  , який відображає співвідношення амплітуд і фаз до прикладеної ділянки кола напруги та струму через неї. На мал.10 подано кілька типових ділянок електричних кіл змінного струму та їх комплексні опори.

Мета роботи: ознайомитись з природою коливальних процесів у колі змінного струму.

Необхідні прилади: генератор сигналів, осцилограф двоканальний, магазин опорів, магазин ємностей, магазин індуктивностей.

Експериментальне дослідження електричних кіл змінного струму найкраще проводити з використанням двоканального або двопроменевого осцилографа, який дає можливість одночасно спостерігати на екрані два коливних процеси. На мал.11а наведена схема для дослідження залежностей між струмом I(t), що протікає через досліджувану ділянку кола, та прикладеною до ділянки напругою U(t). Об’єктом дослідження можуть бути як елементи /R,L,C/, так і їх довільні комбінації, наприклад, приведені на мал.,10.

У цій роботі може використовуватись будь-який генератор звукової частоти /наприклад, ГЗ-34 або подібний/, вихід якого можна відєднати від землі.

Напруга, прикладена до досліджуваної ділянки, подається на 1 канал осцилографа. Струм через досліджувану ділянку протікає по активному опорові R0 і створює на ньому падіння напруги U1=-R0I(t). Ця напруга подається на вхід 2каналу, інвергується і дає на екрані зображення напруги U2= -U1(t)=R0I(t), що за формулою співпадає із струмом.

Масштаб зображення регулюється шляхом вибору чутливості по 1 та 2 каналах, вибором опору R0, та регулюванням швидкості розгортки і вихідної напруги звукового генератора. Сучасні двоканальні осцилографи /СІ-64, СІ-70, СІ-83 та ін./ мають калібровану чутливість, що змінюється у широких межах, і дають змогу інтегрувати сигнал 2 каналу. Таким чином , можна визначити по кривим на екрані /мал.11б/ амплітуди прикладеної напруги, струму та фазовий зсув між струмом та напругою.

Амплітуда прикладеної напруги U0 визначається як половина добутку загального відхилення n1, вираженого у кількості поділок, на величину каліброваної 1 каналу V1: U0=, а амплітуда струму I0 – аналогічно I0=. Фазовий струм між струмом та напругою визначається як .

Для одержання стійкого зображення на екрані використовується внутрішня синхронізація розгортки сигналом 1 каналу. Більш детальні відомості прийомів роботи з осцилографом і мінімізації похибок можна знайти в інструкції по експлуатації осцилографа.

Завдання та обробка результатів вимірів.

Досліджувана дільниця кола підключається до схеми мал.11а. вимірюється значення амплітуд напруги, струму та фазовий зсув між напругою та струмом на різних частотах. Для дільниць, що не мають резонансних властивостей, частота  вибирається  у співвідношенні 1-1, 5-2-3-5-7-10-15... ,а для дільниць з явно вираженими резонансними властивостями проводяться додаткові виміри поблизу резонансної частоти . Діапазон частот та  визначають відповідно до типу дільниці і номіналів елемента, що утворюють. Результати вимірів заносяться у таблицю.

Визначаються експериментально одержані величини  та і розраховуються ці значення відповідно до типу дільниці і номіналів елементів R, C, L. Одержані дані подаються у вигляді графіків та . Перший графік будується у логарифмічному масштабі /, /, а другий – у напівлогарифмічному /,  /. На графіках відображаються також похибки вимірювань. Далі робляться висновки відносно справедливості теоретичних співвідношення і пояснюються можливі розходження між розрахованими та експериментально визначеними величинами.

Зразок графіків наведено на мал.12а, б.

Типи дільниць електричних кіл змінного струму, які рекомендуються для дослідження, наведені на мал.10. слід також розглянути конденсатор без послідовного опору та котушку індуктивності. Особливу увагу слід приділити вивченню процесів у послідовному та паралельному коливальних контурах. Конкретні рекомендації відносно номіналів використаних елементів та типів приладів дають на робочому місці.

Контрольні питання.

  1.  Закони Кіргхофа для кіл змінного струму.
  2.  Застосування методу векторних діаграм та символічного методу для розрахунку кіл змінного струму.
  3.  Співвідношення між амплітудами та фазами струмів, що протікають через активний опір, індуктивність та ємність, і прикладеною до них напругою.
  4.  Резонансні явища у колах змінного струму.
  5.  Методика вимірювання амплітуд і фаз змінних напруг за допомогою осцилографа.
  6.  Методика побудови частотних та фазових характеристик кіл змінного струму.

Список літератури.

  1.  Сивухін Д.В. Общий курс физики. – М., 1983.-С. 573-583.
  2.  Калашников С.Г. Электричество. – М., 1970.-С. 540-555.
  3.  Молчанов А.П.,Занадворов П.Н. Курс электротехники и радиотехники. – М., 1969.-С. 81-149.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80516. Організація машинної інформаційної бази 23.13 KB
  Основи організації автоматизованого банку даних. Поняття машинної інформаційної бази Машинна інформаційна база представляє собою частину інформаційної бази сформованої у вигляді інформаційних файлів які зберігаються в електронній пам\'яті та на спеціальних зовнішніх носіях Машинна інформаційна база може бути організована у вигляді окремих незалежних між собою локальних файлів чи у вигляді бази даних якою керує система управління базами даних. До програмних засобів належать: СУБД програмні засоби ведення обробки контролю даних які...
80517. Основи створення комп’ютерних технологій 40.35 KB
  Основи створення компютерних технологій. Основи створення компютерних технологій. Стрiмкий розвиток цифрової обчислювальної технiки ОТ та становлення науки про принципи її побудови i проектування розпочалося в 40х роках ХХго сторiччя коли технiчною базою ОТ стала електронiка потiм мiкроелектронiка а основою для розвитку архiтектури компютерiв електронних обчислювальних машин ЕОМ досягнення в галузi штучного iнтелекту.
80518. Інтелектуальні технології обробки економічних даних 34.01 KB
  Для аналізу і розвязання задач різного характеру в тому числі і економічних сучасні інформаційні технології пропонують широкий спектр засобів прийняття рішень людиномашинні інтерактивні системи які дозволяють особам що приймають рішення використовувати дані знання обєктивні чи субєктивні моделі. В першому випадку відомості містяться у різноманітних інформаційних джерелах книги документи бази даних інформаційні системи і т. Серед другої групи поширені так звані експертні системи спеціальні комп\' ютерні програми що моделюють...
80519. Режим роботи ЕОМ та їх особливості 32.8 KB
  Класифікація електронно обчислювальних машин персональних компютерів. Класифікація електронно обчислювальних машин персональних компютерів. Компютери класифікуються за сферою застосування конструктивним виконанням та іншими критеріями. Наприклад дотепер використовується така класифікація: суперЕОМ чи суперкомп\'ютери компютери загального призначення чи універсальні компютери або мейнфрейми minfrme робочі станції персональні компютери мобільні компютери.
80520. Організаційно - методичні основи створення та функціонування інформаційних систем 43.13 KB
  В наш час відбувається глобальний перехід від індустріального суспільства до інформаційного, розвиток якого безпосередньо повязаний з інтенсифікацією інформаційних процесів, необхідністю збору, обробки і передачі величезних обємів інформації, перетворенням інформації у товар, як правило, значної вартості
80521. Функціональна структура типової інформаційної системи для потреб оцінювання 30.76 KB
  Системи обробки даних в оціночній діяльності. Автоматизовані інформаційні системи для ріелторських компаній. Крім того проект на предмет його повноти взагалі не розглядається і фактично втрачається можливість науково обґрунтування вибору і оцінки напрямків розвитку інформаційної системи комплексу технічних засобів та побудови її моделі.
80522. Пакети комп`ютерних програм, використовуваних в оціночній діяльності 78.22 KB
  Програмне забезпечення оціночної діяльності Програмне забезпечення ПЗ це сукупність програм які забезпечують спілкування користувача з комп`ютерною технікою і орієнтуються на вирішення задач певного класу. Компютерні бази даних з програмним забезпеченням які рекомендують застосовуюти при оцінці колісних транспортних засобів КТЗ: Комп`ютерні програми для складання кошторису відновлювального ремонту КТЗ іноземного виробництва udtex М21 udtex М95 ...
80523. Організація оціночних досліджень із виеористанням інформаційних технологій 168.95 KB
  АРМ є професійно орієнтованою інформаційнообчислювальною системою що працює як автономно так і в мережі. Масова поява персональних компютерів в офісі й обєднання їх у мережі створила принципово нове технологічне середовище для ефективного управління документообігом. Сукупність прикладних процесів і БД що використовуються спільно обчислювальними процесами в ІС називають розподіленою системою PC а вузли мережі вузлами PC.
80524. Автоматизація процесів оцінювання нерухомості 124.9 KB
  Головні цілі впровадження ІС в оцінюванні. Головні цілі впровадження ІС в оцінюванні. Основними факторами які впливають на впровадження інформаційних систем є потреби організацій та користувачів а також наявність відповідних засобів для їх формування. Впровадження корпоративної ІС розробленої самостійно або придбаної у постачальника часто супроводжується ломкою перепроектувало існуючих на підприємстві процесів бізнесу...