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

19 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

62807. Пасха. Виготовлення святкової листівки 17.71 KB
  Обладнання для вчителя: зразки різних листівок зразки поетапного показу кольоровий папір альбомний папір технологічні картки. Обладнання для учнів: папір кольоровий і альбомний ножиці клей олівець.
62809. Поглиблення знань про тверді та м’які приголосні на письмі 19.09 KB
  Актуалізація опорних знань ЗУН учнів Прочитайте звукосполучення в таблиці ссь цуцю зизі раря дудю дзудзю татя лелє ненє Які букви вказують на мяку вимову попереднього приголосного звука Які букви помякшують тверді приголосні...
62811. Загальне поняття про дієслово. Звязок дієслова з іменником у реченні 33.84 KB
  Мета: формування в учнів поняття про дієслово на основі істотних ознак питання значення роль у реченні; вчити розпізнавати дієслова за питаннями; розвивати усне і писемне мовлення; виховувати повагу до людей праці.
62813. Путешествие в страну математики 22.14 KB
  Цель: Развивать познавательные способности детей, расширять кругозор. Воспитывать любовь к математике. Оборудование: жетончики, жетончики с улыбочками, презентация.
62815. Технологія створення банку ідей і пропозицій 20.14 KB
  Мета: засвоєння знань про сутність творчості зміст та технологію створення банку ідей; формування вмінь створювати банк ідей передбачуваних обєктів проектування. Повідомлення теми мети завдань уроку Учитель записує на дошці тему уроку...