2769

Применение закона Ома к цепям переменного тока

Лабораторная работа

Физика

Применение закона Ома к цепям переменного тока Вариант лабораторной работы №324-дубль отличается от предыдущей иной формой представления результатов. По этой причине в описании отсутствует Введение – оно является общим для обоих вариантов....

Русский

2012-10-19

69 KB

9 чел.

Применение закона Ома к цепям переменного тока

Вариант лабораторной работы №324-дубль отличается от предыдущей иной формой представления результатов. По этой причине в описании отсутствует Введение – оно является общим для обоих вариантов.  Измерения и их обработку рекомендуется проводить в соответствии с приведенными здесь указаниями.

Во Введении написан закон Ома  для переменного тока в случае чисто активной нагрузки (3), индуктивной – (8) и емкостной – (13). Формулы (17) и (18) могут быть применены к цепям, представляющим собой любую комбинацию R,L,C.

Целью данной лабораторной работы является проверка выполнения закона Ома в цепях переменного тока различной конфигурации и определение на его основании индуктивности катушки и емкости конденсатора.

Упражнение 1

Закон Ома для RL-цепи и измерение индуктивности катушки

Измерения. Для измерения напряжения в данной работе применен электронный вольтметр, который обладает значительно большим входным сопротивлением по сравнению с традиционными электроизмерительными, что благотворно сказывается на точности получаемых результатов.

1.Подготовьте к работе электронный милливольтметр В3-38 – поставьте переключатель на наибольший предел измерения.

2.Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис.9. Предложите преподавателю или лаборанту проверить правильность сборки цепи.

3.Включите установку и вольтметр в сеть 220 В.

4.Установите с помощью переменного резистора R ток в цепи поочередно 20; 25; 30; 35; 40 мА и запишите в табл.1 соответствующие показания милливольтметра UL.

5.Измерьте входное напряжение U, присоединив измерительные провода вольтметра к клеммам u.

6.Запишите сопротивление катушки постоянному току R0 (его величина, указанная в омах, написана около ее клемм). Отметьте в табл.1, какие клеммы катушки задействованы.

7.Выключите установку и вольтметр из сети.

Таблица 1

I

UL

U

R0

Z1

Z

L

Обработка результатов измерений. 1.Из формулы (17), вычислите полное сопротивление катушки Z1

.                                               (19)

2.Из формулы (20) определите индуктивность L для каждого измерения

.                                         (20)

3.Найдите среднее значение  и полуширину доверительного интервала  по Стьюденту. Результат запишите в виде

        при  р=0,95.

4.Вычислите полное сопротивление всей цепи  Z=U/I.  Сравните между собой  Z1, Z, XL. Что означает каждая величина?

Упражнение 2

Закон Ома для RС-цепи и измерение емкости конденсатора

Измерения. 1.Соберите новую электрическую цепь по схеме, приведенной на рис.10. Предел измерения вольтметра – наибольший. Отметьте в табл.2, какой из конденсаторов С1 или С2 включен.

2.После проверки лаборантом или преподавателем правильности сборки включите установку и вольтметр в сеть.

3.Установите поочередно ток в цепи 20; 25; 30; 35; 40 мА и запишите соответствующие ему показания вольтметра UC.

4.Измерьте входное напряжение U.

5.Выключите установку и вольтметр из сети.

Обработка результатов измерения.

1.Исходя из формулы (17), определите сопротивление конденсатора переменному току Z2

            .                                (22)

Можно считать, что полное сопротивление конденсатора есть емкостное сопротивление, так как его активное сопротивление RC, как правило, значительно меньше емкостного (почему?) и им можно пренебречь. Какова физическая природа активного сопротивления конденсатора?


Таблица 2

I

UС

U

Z2

Z

R 

C

2.Вычислите емкость конденсатора для всех измерений по формуле

.                                             (23)

3.Найдите среднее значение емкости  и полуширину доверительного интервала C. Результат запишите в виде

 при  р=0,95.

4.Кроме конденсатора С цепь содержит резистор R, поэтому найдите полное сопротивление цепи Z  для всех измерений по формуле

,

где                                    .                                  (24)

Сравните между собой Z2,  Z. Что дают результаты сравнения?

5.Из формулы (24) найдите сопротивление резистора R.

Упражнение 3

Проверка закона Ома для RCL-цепи

Измерения. 1.Соберите электрическую цепь по схеме (рис.11), используя при этом ту же катушку и тот же конденсатор, что и в упр. 1 и 2.

2.После проверки лаборантом или преподавателем правильности сборки включите установку и вольтметр в сеть.

3.Измерьте напряжение на указанном участке цепи при 5-6 значениях тока. Результаты запишите в табл.3.

4.Измерьте входное напряжение U.

Обработка результатов. 1.Найдите полное сопротивление  Z3  участка  цепи, cодержащего L и C, для каждого измерения по формуле

.

Назовем его измеренным сопротивлением нагрузки  L, C.

Таблица 3

I

ULC

U

R0

Z3

измерен.

Z3

вычисл.

2.Найдите среднее значение (измеренное) и Z3 по Стьюденту.

3.Используя значения , найденные ранее в упр. 1, 2, вычислите сопротивление данного участка цепи по формуле

.

Будем называть найденное значение сопротивления вычисленным.

4.Сравните между собой измеренное и вычисленное значения сопротивления. Их совпадение с точностью до погрешностей измерения свидетельствует о Ваших правильных и безошибочных действиях

измеренное      

вычисленное   .

5.Постройте графики зависимости тока от действующего напряжения на катушке, конденсаторе и  на участке цепи L-C, т.е. по результатам всех упражнений, в одних осях координат. Продлите линии графиков до пересечения с осями. Какой вид имеют графики? Сходятся ли графики в начало координат?  Какой вывод из этого результата следует – см. формулу (17)?

6.На примере собственного опыта Вы видите, что между током и напряжением во всех рассмотренных случаях существует линейная связь. Следовательно, закон Ома (8), (13), (17) для цепей переменного тока, содержащих элементы R,C,L, выполняется. За это качество указанные элементы и составленные из них цепи называются линейными.

В ходе выполнения других лабораторных работ Вам встретятся и такие случаи, в которых закон Ома не имеет места, например, 1)в электрическую цепь входит катушка с ферромагнитным сердечником, 2)цепь содержит вакуумный или полупроводниковый диод.

Контрольные вопросы

1. Являются ли токи квазистационарными в условиях данной лабораторной работы?

2.Что такое активное сопротивление в цепи переменного тока? Какие элементы цепи обладают активным сопротивлением? Будут ли они его иметь в цепи постоянного тока?

3.Что такое индуктивное сопротивление? От чего оно зависит? По какой формуле оно вычисляется в работе? Что такое индуктивность, от чего она зависит? Обладает ли цепь индуктивностью, если в ней нет катушки?

4.Докажите, что напряжение на индуктивности опережает ток по фазе. Изобразите векторную диаграмму для данного случая.

5.Докажите, что колебания напряжения на емкости отстают по фазе от тока. Нарисуйте векторную диаграмму в этом случае.

6.Что такое емкостное сопротивление? От чего оно зависит? Как находится в данной работе? Что такое емкость, от чего она зависит? Обладает ли электрическая цепь емкостью при отсутствии в ней конденсатора?

7.Сформулируйте закон Ома для цепей переменного тока. Как производится проверка выполнения этого закона и каков ее результат?

Список рекомендуемой литературы см. в работе №324.

115

PAGE  112


Рис.9

R

V

L,R0

u

Рис.10

R

V

A

С

u

Рис.11

R

V

A

L,R0      С

u


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40062. Создание лексико-семантической основы ИПЯ 42.5 KB
  Приобрести навыки представления лексики в виде иерархической классификации классификаторов информационнопоисковых тезаурусов. Задание 1: Организационно представить лексику в виде иерархической классификации. Требования к отчету: Итоги выполнения задания представить в виде фрагмента иерархической классификации: Языки информационнопоисковые 11. Языки информационнопоисковые классификационные Системы классификации...
40063. Алфавит и лексика ИПЯ 56.5 KB
  Задание 1: Дать характеристику алфавита различных ИПЯ ББК УДК Государственного рубрикатора НТИ информационнопоисковых тезаурусов. Таблица 1 Характеристика алфавита ИПЯ Наименование ИПЯ Состав алфавита Виды обозначений Примеры УДК Цифровой Цифры Знак точка Знак двоеточие Знак распространения Знак круглые скобки Знак равенства Знак кавычки Знак стрелка Знак конгруэнтности .412 Технология работы: Проанализировать план выражения лексических единиц входящих в состав основных и вспомогательных таблиц заданных...
40064. Язык как знаковая система 45 KB
  Ознакомиться с видами знаков. Приобрести навыки определения структуры знаков. Рассмотреть сферу применения знаков при создании информационных продуктов.
40065. Парадигматические отношения в ИПЯ 51.5 KB
  Ознакомиться с видами парадигматических отношений. Овладеть практическими навыками распознавания парадигматических отношений в ИПЯ. Перечень лексических единиц Месяц декабрь Искусственный язык специализированный язык Танец народный танец Библиографическая запись поле данных Самолет фюзеляж Алфавит ИПЯ знак Год месяц...
40066. Синтагматические отношения в ИПЯ 54.5 KB
  Ознакомиться с видами грамматических средств в ИПЯ. Овладеть навыками практического использования грамматических средств в ИПЯ. № документа Поисковый образ документа в индексах ИПЯ УДК ББК таблицы для областных библиотек ГРНТИ 1 16075.
40067. Создание лексико-семантической основы ИПЯ. Часть 1. Отбор и нормализация лексики 49 KB
  Требования к отчету: Итоги выполнения задания представить в виде таблицы 1 Таблица 1 Способы достижения однозначности лексических единиц в ИПЯ Наименование ИПЯ Наименование элемента организационной структуры Устранение синонимии Устранение многозначности 1. Выявить все использованные в заданном ИПЯ ссылки для устранения синонимии: см. Привести примеры использования в заданном ИПЯ различных способов устранения полисемии и омонимии: развертывание слова до словосочетания и лексикографический способ.
40068. Создание лексико-семантической основы ИПЯ. Часть 2. Систематизация лексических единиц. Построение классификационной схемы понятий 38 KB
  Построение классификационной схемы понятий Цель работы: Освоить методы систематизации лексических единиц. Овладеть правилами деления объема понятий; 2. Технология работы: Найти в словаре определения заданных понятий и проанализировать их с точки зрения указания в дефиниции на родовое делимое понятие. Требования к отчету: Итоги выполнения задания представить в виде классификационной схемы понятий: Системы классификации Комбинационные Перечислительные УДК ББК...
40069. Лингвистическое обеспечение сайтов 40 KB
  Сформировать умения определять состав лингвистического обеспечения сайтов. Задание 1: Проанализировать состав ИПЯ используемых для подготовки информационных продуктов и услуг информационных учреждений. Таблица 1 Состав ИПЯ используемых для подготовки информационных продуктов и услуг Наименование информационного продукта или услуги Наименование используемых ИПЯ Назначение функция ИПЯ 1 2 3 Технология работы: Проанализируйте структуру сайта заданного информационного учреждения...
40070. Объектно-признаковый язык 55 KB
  Таблица 1 Виды фактографической информации Лексическая единица Вид информации фактическая прогнозная количественная качественная Технология работы: Проанализировать лексическую единицу см. По результатам тематического поиска в базе данных Дипломные работы отобрано 34 документа; 4. Таблица 2 – Типы лексических единиц Лексическая единица Тип лексической единицы Кемеровский государственный университет культуры и искусств номенклатурный знак Технология работы: Проанализировать...