42175

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ

Лабораторная работа

Физика

Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. Рис. Диаграмма представленная на рис.Ток совпадает по фазе с напряжением . Из точки О1 откладываем отрезок О1К = I2k /mI , по направлению вектора . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы . В масштабе mz откладываем по направлению отрезка О1К отрезок О1А = R2 /mz и из точки А под углом 900 к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой.

Русский

2013-10-27

203 KB

18 чел.

PAGE  6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы: Экспериментальная проверка основных соотношений, характеризующих цепь переменного тока с параллельным соединением активного и емкостного (или активно-емкостного) сопротивлений.

Общие теоретические сведения

В схеме (рис. 5.1,а) общий ток, согласно первому закону Кирхгофа, равен геометрической сумме токов в параллельных ветвях:

       (5.1)

Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. 5.1, б. Здесь ток   совпадает по фазе с напряжением , а ток   опережает напряжение  на угол 900.

Рис.5.1. Разветвленная цепь RC (а) и ее векторная диаграмма (б) при C=const и R=var.

Если  = const,  a    изменяется от  0 до , сохраняя неизменным направление (1 = 0=const), то геометрическим местом концов вектора  является прямая линия AN’, проведенная из конца вектора    под углом к вектору  (угол 1 = 0).

Таким образом, уравнение (5.1) есть уравнение прямой линии в комплексной форме записи.

Диаграмма, представленная на рис. 5.1,б называется линейной диаграммой. Чтобы найти ток  для заданного значения  (или y1 = g1) надо на прямой AN’ отложить значение тока  в масштабе  mI (или значение g1, в масштабе  mg = mI /U). Полученную точку N соединить с точкой О.

При изменении емкости конденсатора в схеме (рис. 5.2,а) геометрическим местом концов вектора    является окружность, а уравнение:

 (5.2)

при  R2 = const  и  XC = var  является уравнением окружности в символической форме записи.

Если в разветвленной цепи сопротивление одной из ветвей (например  R1  в схеме рис. 5.2,а), а следовательно и ток в ней остаются неизменными, а ток в другой ветви изменяется по круговой диаграмме, то геометрическим местом концов вектора тока    также является дуга окружности.

Для построения круговой диаграммы задаемся масштабами по напряжению, току и сопротивлению – mu ; mI ; mz  и откладываем в принятых масштабах векторы    и   (рис. 5.2,б). Конец вектора    принимаем за начало О1 для построения круговой диаграммы  . Находим значение тока   при коротком замыкании на зажимах конденсатора, т.е. при  XС = 0

    (5.3)

Ток   совпадает по фазе с напряжением  . Из точки  О1  откладываем отрезок  О1К = I2k /mI , по направлению вектора  . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы  . В масштабе  mz  откладываем по направлению отрезка О1К отрезок  О1А = R2 /mz  и из точки  А  под углом 900  к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой. Поэтому хорда О1К является и диаметром круговой диаграммы. Разделив отрезок О1К пополам, находим центр окружности С и проводим дугу окружности в сторону ,линии изменяющегося параметра.

Рис.5.2. Разветвленная цепь RC (а) и ее круговая диаграмма (б) при R1= const, R2=const и С=var.

Чтобы определить электрические величины при заданном значении ХС, надо отложить на прямой AN’ отрезок  АN = XC  /mz ; точку  N  соединить с точкой  О1  и точку  М  с точкой  О. Тогда электрические величины определяются:

 I1 = m1 *OО1                            I2 = m1 *О1М 

I = m1 *OМ                              S = mS *OМ

P = mP *OF                              Q = mQ *МF

 mр = mQ = mS = ml*U             cos = OF/OM

Рис.5.3. Вид активного окна  лабораторной работы №5.1. Исследование параллельной цепи RC  при R1=var.

Порядок выполнения работы

1. Выбрать в меню лабораторную работу “5.1. Исследование параллельной цепи RC  при R1=var” (рис.5.3). Параметры схемы устанавливает компьютер по шифру студента

2.. Исследовать схему при изменении сопротивления  R1  от  максимума  до  минимума (ток  I1  во  время  опыта  не должен превышать 1А). Результаты измерений записать в таблицу 5.1 (8-9 значений ).

Таблица 5.1

п/п

Измерено

Вычислено

   U

I

I1

I2

R1

Z

Z2

P

cos

Q

S

  В

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Вт

-

вар

ВА

Формулы для расчетов:   R1 = U/I1 ;   Z = U/I ;   Z2 = XС = U/I2 ;   P = UI1 ;  cos  = P/UI ;   Q = UI2 ;   S = UI;   .

По данным таблицы 5.1 построить в одних осях координат зависимости I;  I1;  I2;  P;  cos = f (R1).

3. Построить линейную диаграмму токов. По указанию преподавателя для одного из замеров таблицы 5.1 найти по диаграмме значение тока I и сравнить его с измеренным.

4. Выбрать в меню лабораторную работу “5.2. Исследование параллельной цепи RC  при C=var” (рис.5.4). Параметры схемы устанавливает компьютер по шифру студента. Исследовать схему при изменении емкости С от максимального значения до нуля для 8-9 значений емкости  С. Результаты измерений записать в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

п/п

          Измерено

                            Вычислено

U

С

I

I1

I2

R1

Z2

XС

R2

Р

сos

Q

S

В

мкФ

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Вт

Вт

-

вар

ВА

Формулы для расчетов:     R1 = U/I1 ;     XС = 1/C ;      = 314 1/C ;

Z2 = U/I2 ;     ;   

5. Результаты расчетов (табл.5.1 и табл.5.2) занести для проверки в таблицу 5.3 в компьютере (вызвав ее из меню);

          Таблица 5.3

     По данным табл.5.1

    По данным табл. 5.2

      XC

     C

     R1

   R2

    Ом

   мкФ

    Ом

  Ом

Рис.5.4. Вид активного окна  лабораторной работы №5.2. “Исследование параллельной цепи RC  при C=var

6. Построить круговую диаграмму для тока  I2  и для общего тока I. Рассчитать по круговой диаграмме активную и реактивную мощности, сравнить их с мощностями рассчитанными по формулам (таблица 5.2).

7. По данным таблицы 5.2 построить в одних осях координат зависимости:   I ;   I1 ;   I2 ;   P ;   cos = f (C).

8. Сделать вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое сопротивление сложной ветви и проводимость ее и какая связь существует между ними ?

2. Как записывают уравнение прямой и окружности в комплексной форме записи?

3. Как строятся линейные и круговые диаграммы ?

4.Как находится эквивалентная проводимость параллельного соединения двух элементов?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64954. Ненайденные монеты Каракорума 172.5 KB
  Распределение найденных монет собранных на любом городище по датам их выпуска и месту чекана позволяют определить с высокой степенью достоверности торговые связи с другими странами и периоды активного денежного обращения в раскапываемых городах.
64955. Письменные источники о Чингисхане 120.5 KB
  В первой части до описания времени Чингисхана почти дословно повторяется индийская история о проповеди Будды Шакьямуни в Магадхе3 двух учений тантры и сутры. У Джувейни дом Чингисхана находится в Куланбаши название которого нет в текстах...
64956. О времени основания Казани 48.5 KB
  Все гипотезы о времени основания Казани базируются на использовании: даты первого упоминания имени города в исторических источниках; этимологической интерпретации имени города; археологических эпиграфических и нумизматических материалов...
64957. Степные империи древней Евразии 204 KB
  История и культура енисейских кыргызов представлены в источниках неравномерно. В одних случаях доминируют письменные свидетельства, в других — данные археологии. Иногда они тесно коррелируют друг с другом, и эти периоды оказываются для изучения наиболее результативными.
64958. СУДЕБНАЯ СИСТЕМА МОНГОЛИИ В XIII В. ПО «ГОЛУБОЙ КНИГЕ» УКАЗОВ ЧИНГИСХАНА 56.5 KB
  Монгольского государства на рубеже XII-XIII веков означало прежде всего создание государственного аппарата формирование принципов управления и судопроизводства. издан указ о назначении Шихихутуга главным судьей во всей державе. Назначенный указом Чингисхана Бэлгудэй позже Шихихутуг имели статус главного судьи сам хан находился на вершине пирамиды.
64959. Белые пятна в этногенезе дэрбэт 91 KB
  Он покинул Тибет из-за начавшейся междоусобной войны и прибыл в страну Джад («чужой»). Это событие отнесено Лубсан Данзаном к VII в. Обосновавшись в урочище Бурхан-Халдун, Бортэ-Чино женился и основал свой род «монгол». С того времени минуло примерно 400 лет, когда после смерти Дува-Сохор...
64960. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ НУМИЗМАТИКИ И ИСТОРИИ СТАРОГО ОРХЕЯ (ЗОЛОТООРДЫНСКИЙ ПЕРИОД) 143 KB
  Монеты являются одним из наиболее информативных и разнообразных источников по истории стран Средневековой Европы. Монеты выявленные на территории любого города являются своеобразным посланием к городу и миру. Бырни мне удалось ознакомиться с частью монет из Старого Орхея хранящихся в Музее Института археологии и этнографии...