37735

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВТВЛЁННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C

Лабораторная работа

Физика

Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений в цепи переменного тока при последовательном включении активного и реактивного сопротивления.

Русский

2013-09-25

209.5 KB

1 чел.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ   НЕРАЗВТВЛЁННОЙ   ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО   ТОКА   ПРИ   ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ   R-L   И   R-C

Выполнил:

ПО-222

УФА – 2007

Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений

     в цепи переменного тока при последовательном включении активного и

реактивного сопротивления.                 

   

   Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием:

   Блока включения, состоящего из: а) вольтметра; б) автотрансформатора,   обеспечивающего напряжение 0..250 В.

  1.  Блока резисторов.
  2.  Блока индуктивностей.
  3.  Блока конденсаторов.
  4.  Блока «Коммутатор».
  5.  Блока «Фазометр».

Кроме приборов стенда используется:

  1.  Вольтметр.
  2.  Осциллограф.
  3.  Тестер в качестве амперметра.
  4.  Два вольтметра с пределом измерения до 100 В.
  5.  Соединительные провода.                     

                                                                        

                                                                                               

                                                                                              Таблица 2.1                                                           

Измеренные величины

U, В

UR, В

Uk, В

UC, В

I, А

P, Вт

(град.)

1

30

9,8

22,7

0,3

7,3

38

2

30

16,1

17,5

0,24

6,5

26

3

30

20

13,1

0,180

5,2

20

4

30

17

16,3

0,22

6

26

5

30

9,8

4,9

0,12

3,5

27

6

30

5,8

27,1

0,08

1,5

34

7

30

3

26,6

0,085

1,7

-53

8

30

8,2

22,6

0,085

1,8

-48

9

30

10,5

21,2

0,085

1,8

-42

10

30

5,8

26,7

0,09

1,1

-57

11

30

7,5

23,2

0,09

1,7

-48

12

30

8,6

19,8

0,09

1,4

-19

 

        i              R                                                    i              R       

 

                       UR                                                                UR 

     U                                                                  U                      UC          C

                                UC         L     

                                             

Таблица 2.2

Расчетные величины (для цепи R, C)

XC, Ом

C, Ф

Cos()

Q, ВАР

S, ВА

1

312.941

1.02*10-5

0.6

2.261

2,55

2

265,882

1.19*10-5

0.67

1,921

2,55

3

249.411

1.27*10-5

0.74

1.801

2,55

4

296.667

1.07*10-5

0.55

2.403

2,7

5

257.778

1.23*10-5

0.67

2.088

2,7

6

220

1.44*10-5

0.95

1.782

2,7

XC = UC/I = 26,6/0,85= 312.941Ом                             = 2**f  

Q = XC*I2 = UC*I                                                        f = 50 Гц  

S = U*I                                                                         = 2**50 = 314 рад/с

C = 1/XC* 

                                                                                                           Таблица 2.3

Расчетные величины(для цепи R, L)

Zk, Ом

R, Ом

Rk, Ом

Xk, Ом

Lk, Ом

Cos()

Q, ВАР

S, ВА

1

100

32.6

45,4

75.6

0.24

0.78

6,81

7,39  

2

125

67

44,25

72.9

0.23

0.89

4,2

7,63

3

166.6

111

43,38

72.7

0.23

0.93

2,35

4

136.4

77.3

44,396

74

0.23

0.89

3,58

5,179

5

250

81.6

140,9

40.8

0.13

0.89

0,58

1,541

6

375

72.5

238,75

338.7

1.07

0.83

2,17

Rk = UR/I

Xk = Uk/I

Lk =Xk/ 

Q = Xk*I2 = Uk*I

1)

 

U = 100*0.3 = 30 В

UL = 314*0.3*0.24 = 22,608 В

UR = 0.3*(32.6 + 45.4) = 23,4 В

R = R + RK = 32.6 + 45.4 = 78 Ом

XL = L = 314*0,24 = 75,36 Ом

z = (32.62 + 75.62)1/2 = 82.4 Ом

P = I2R = 32.6*0.32 = 2,934 Вт

Q = I2XL = 0,32*75.6 = 6,804 ВАР

S = (2,9342 + 6,8042)1/2 =7,39  ВА

2)

U = 67*0,24 = 16,08 В

UL = 314*0,24*0,23 = 17,33 В

UR = 0,24*(67 + 44,25) = 26,7 В

R = R+RK = 111,25 Ом

XL = L = 314*0,23 = 72,22 Ом

z = (111.252 + 72.222)1/2 = 132.3Ом

P = I2R = 111.25*0.242 = 6,408 Вт

Q = I2XL = 0,242*72,22 = 4,15 ВАР

S = (6,4082 + 4,152)1/2 =7,63 ВА

3)

U = 136,4*0,22 = 30,008 В

UL = 314*0,22 *0,23 = 15,888В

UR = 0,22*(77,3+44,369) = 26,767В

R = R + RK = 77,3+44,369= 121,669 Ом

XL = L = 314*0,23 = 72,22Ом

z = (77,32 + 742)1/2 = 107,01 Ом

P = I2R = 77,3*0,222 = 3,741 Вт

Q = I2XL = 0,222*74= 3,581 ВАР

S = (3,7412 + 3,5812)1/2 = 5,179 ВА

4)

U = 250*0,12 = 30 В

UL = 314*0,12*0,13 = 4,8984 В

UR = 0,12*(81,6 + 140,9) = 26,7 В

R = R + RK = 81,6 + 140,9= 222,5 Ом

XL = L = 314*0,13 = 40,82 Ом

z = (81,62 + 40,82)1/2 = 91,231Ом

P = I2R = 81,6*0,132 = 1,379 Вт

Q = I2XL = 0,132*40,8 = 0,689 ВАР

S = (1,3792 + 0,6892)1/2 = 1,541 ВА

5)

UC =0,085/(314*1,02*10-5) = 26,53 В

UR = 3 В

U = (26,62 + 32)1/2= 26,768 В

R = UR/I = 3/0,085 = 35,29 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,02*10-5) = 312,22 Ом

z = (35,29 2 + 312,9412)1/2 = 314,924 Ом

P = I2R = 35,29*0,0852 = 0,255 Вт

Q = I2XC = 0,0852*312,22 = 2,255 ВАР

S = (0,2552 + 2,2552)1/2 = 2,269ВА

6)

UC = 0,085/(314*1,19*10-5) = 22,747 В

UR = 8,2 В

U = (22,62 + 8,22)1/2= 24 В

R = UR/I = 8,2 /0,085= 96,47 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,19*10-5) =
267,62
Ом

z = (96,472 + 265,8822)1/2 = 282,842 Ом

P = I2R = 96,47*0,0852 = 0,696 Вт

Q = I2XC = 0,0852*267,62 = 1,933ВАР

S = (0,6962 + 1,9332)1/2 = 2,054 ВА

7)

UC = 0,09/(314*1,07*10-5) = 26,79 В

UR = 5,8 В

U = (26,72 + 5,82)1/2= 27,322 В

R = UR/I = 5,8/0,09 = 64,44 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,07*10-5) = 297,64Ом

z = (64,442 + 296,6672)1/2 = 303,584 Ом

P = I2R = 64,44*0,092= 0,521 Вт

Q = I2XC = 0,092*297,64 = 2,41 ВАР

S = (0,5212 + 2,412)1/2 = 2,465ВА

8)

UC = 0,09/(314*1,23*10-5) = 23,3 В

UR = 7,5 В

U = (23,22 + 7,52)1/2= 24,3821 В

R = UR/I = 7,5/0,09 = 83,33 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,23*10-5) = 258,92 Ом

z = (83,332 + 257,7782)1/2 = 270,912 Ом

P = I2R = 83,33*0,092 = 0,675 Вт

Q = I2XC = 0,092*258,92 = 2,097 ВАР

S = (0,6752 + 2,0972)1/2 = 2,202ВА

                                                                                                          

Rk = Uk/I

Xk = ULk/I

L = Xk/

XC = UC/I 

C = 1/*XC 

Таблица 2.4

Из векторных диаграмм

RK, Ом

XK, Ом

L, Гн

XC, Ом

C, Ф

78

75,36

0.24

111,25

72,22

0.23

121,669

72,22

0.23

222,5

40,82

0,13

35,29

312,22

1.02*10-5

96,47

267,62

1.19*10-5

64,44

297,64

1.07*10-5

83,33

258,92

1.23*10-5

Вывод: По данным результатов эксперимента и расчетам теоретических соотношений в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых можно заметить, что в этих цепях изменение напряжения какого-либо элемента (сопротивления или индуктивности (емкости)) пропорционально изменению его параметра и обуславливает противоположное изменение на другом элементе. Из треугольников сопротивлений видно, что при постоянном значении одного элемента полное сопротивление цепи будет зависеть только от  сопротивления другого элемента. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике.

Из треугольников мощностей  видно, что полная мощность цепи будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к /2. При увеличении индуктивности в той же цепи угол уменьшается. При увеличении сопротивления в цепи R-C угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением  и током, увеличивается и стремится к нулю. При уменьшении ёмкости угол так же уменьшается. На осциллографе наблюдали осциллограмму зависимости напряжения и тока от угловой частоты. Вектор напряжения на реактивном сопротивлении опережает вектор тока на угол /2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82482. Антиинфляционная политика государства. Кривая Филлипса 46.16 KB
  Антиинфляционная политика государства может проводиться методами активной и адаптивной политики. Активная политика проводится с целью ликвидации причин инфляции а адаптивная для приспособления к ней экономики и смягчения ее отрицательных последствий. Активная антиинфляционная политика предполагает использование метода шоковой терапии при которой за короткий период времени уничтожаются причины инфляции как на стороне спроса так и на стороне предложения Адаптивная политика предполагает использование метода постепенного сокращения инфляции...
82483. Социальная политика государства. Источники доходов населения. Система социальной защиты 30.8 KB
  Источники доходов населения. Доходы населения это совокупность средств и затрат в натуральном выражении для поддержания физического морального экономического и интеллектуального состояния человека. Формирования денежных доходов осуществляется за счет оплаты труда работников выплат из социальных фондов социальных трансфертов предпринимательских доходов Социальная защита населения это одно из важнейших направлений социальной политики государства заключающееся в установлении и поддержании общественно необходимого материального и...
82484. Государственное регулирование экономики: социальное неравенство, измерение распределения доходов. Черта бедности. Кривая Лоренца, коэффициент Джини 55.12 KB
  ГОСУДАРСТВЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭКОНОМИКИ одна из основных форм участия государства в экономике состоящая в его воздействии на распределение ресурсов и доходов на уровень и темпы экономического развития и благосостояние населения страны. К числу наиболее распространенных индикаторов дифференциации доходов населения относят коэффициент концентрации доходов индекс Джини и кривую Лоренца характеризующие степень удаления от состояния равенства в распределении доходов. Степень неравенства в распределении доходов в западной экономической...
82485. Теория сравнительных преимуществ и протекционизм. Международная торговля и распределение доходов 33.02 KB
  Она исходит из наличия двух стран и двух товаров; издержек производства только в виде заработной платы которая к тому же одинакова для всех профессий; игнорирования различий в уровне заработной платы между странами; отсутствия транспортных издержек и наличия свободной торговли. увеличению производства в отраслях ориентированных на экспорт и сокращению производства в отраслях конкурирующих с импортом. Теория ХекшераОлинадает возможность оценить последствия развития внешней торговли для владельцев различных факторов производства рабочих...
82486. Теории международной торговли (А. Смита, Д. Риккардо, Э. Хекшера, Б. Олина) 34.21 KB
  В своем труде Исследование о природе и причинах богатства народов в полемике с меркантилистами Смит сформулировал идею о том что страны заинтересованы в свободном развитии международной торговли поскольку могут выиграть от нее независимо от того являются они экспортерами или импортерами. Каждая страна должна специализироваться на производстве того товара где она обладает абсолютным преимуществом – выгодой основанной на разной величине затрат на производство в отдельных странах – участницах внешней торговли. При анализе направлений...
82487. Мировое хозяйство, понятие и эволюция. Интеграция в мировой экономике 32.42 KB
  Интеграция в мировой экономике Мировое хозяйство – совокупность национальногосударственных и негосударственных структур а также их взаимодействий на основе международного разделения труда и политических контактов. В данной трактовке мировое хозяйство представляет собой единое экономическое пространство мегаэкономику в котором субъектами хозяйственных отношений выступают: национальные экономики стран мира; субъекты мирового бизнеса – транснациональные корпорации и их альянсы; институты мирового хозяйства – международные экономические...
82488. Международная торговля: свобода торговли и протекционизм 33.52 KB
  Сторонники свободной торговли считают что международная торговля должна развиваться на основе рыночных сил спроса и предложения т. Экономические аргументы в защиту протекционистских мер: с помощью импортных пошлин страна может достичь улучшения условий торговли и увеличения экономического выигрыша; поддержка национальной промышленности на этапе ее зарождения и становления; повышение уровня занятости национальных ресурсов; смягчение кризиса в отраслях испытывающих экономические трудности; ограждение национальной экономики от мировых...
82489. Международная валютная система 30.96 KB
  Основной задачей мировой валютной системы МВС является регулирование сферы международных расчетов для обеспечения устойчивого экономического роста и поддержания равновесия во внешнеторговом обмене. Мировая валютная система представляет собой: определенный набор международных платежных средств; режим обмена валют включая валютные курсы; условия конвертируемости механизм обеспечения валютноплатежными средствами международного оборота; регламентацию форм международных расчетов; режим международных рынков валюты и золота; статус...
82490. Объект и предмет экономической теории. Методология экономической науки 35.64 KB
  Методология экономической науки. Первый раздел имеет методологическое фундаментальное значение так как служит основным средством исследования двух следующих разделов микроэкономики и макроэкономики. Это привело к появлению множества методов исследования экономической теории: Метод научной абстракции Отвлечение в процессе познания от внешних явлений не экономических сторон выделение более глубокой сущности предмета или экономического явления Метод функционального анализа Используется зависимость функцияаргумент для проведения...