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

21985. Византийская культура 39.5 KB
  Но для культуры Византии характерно единство языковое конфессиональное. В Византии были популярны и исторические сочинения. Отличительной чертой системы образования в ранней Византии было сохранение в значительных масштабах античных традиций. В ранней Византии происходило накопление эмпирических знаний по географии навигационному делу ботанике зоологии картографии.
21986. Византия в IV-XI вв. 123.5 KB
  Географическое положение Византии делало империю как бы связующим звеном между Востоком и Западом. В состав Византии в этот период входила вся восточная половина Римской империи. Территория Византии по данным источников в это время превышала 750 тыс. Латинское население западных областей Византии было немногочисленно.
21987. Византия в XII-XV вв. 78 KB
  административный и судебный иммунитет в большинстве владений у родственников императоров был полный налоговый иммунитет имели они и свой штат оставался в Византии ограниченным не только в XII в. Пожалование земли и крестьян в пронию до известной степени заменило стратиотское землевладение крестьянского типа которое полностью не исчезло а сохранялось до конца существования Византии. В Византии имел гораздо меньшее развитие чем на Западе процесс субинфеодации. Феодальные институты Византии прония арифмос харистикий экскуссия ...
21988. Германия в XI-XV вв. 151.5 KB
  Полностью романской была Лотарингия присоединенная к Германии уже в конце IX в. Новые императоры вернулись от вселенской политики к германским проблема в Италию ходили походами только для коронации в Германии опирались на епископов и на слой министериалов и боролись с герцогами. Но после клюнийской реформы духовенство в Германии усилилось а в XI в. Генрих IV стал править самостоятельно в качестве короля Германии ему прежде всего пришлось столкнуться с фактом возросшей независимости светских и духовных князей.
21989. Германия в XVI-первой половине XVII вв. 182.5 KB
  Международная экономическая роль Германии выражалась в том что она занимала первое место в мире по добыче серебра 80 шло из Германии в Европу. Альбрехт не был в состоянии уплатить Фуггерам и добился от папы Льва X разрешения провести продажу индульгенций в Саксонии и других местах Германии за что обещал уплатить курии 10. На востоке Германии большое значение приобретают ярмарки в Лейпциге с конца XV в. Процесс созревания некоторых предпосылок генезиса капитализма был приостановлен в Западной Германии и Австрии феодальной реакцией...
21990. Гуманизм Италии XIV-XV вв. 147 KB
  Гуманисты были творцами новой системы знания в центре которого стояла проблема человека его земного предназначения термин humanista полагает П. Мишле выдвинул принципиально отличное от средневекового решения проблемы отношения человека к миру. Бурдаха где он писал что новое понимание искусства литературы науки новая концепция человека не вступали в противоречие в христианской религией ибо были предопределены ее пышным цветением в XIII в. Наиболее значительной для Тоффанина была идея божественности человека.
21991. Западная Европа в конце XI в. 30 KB
  Отношения между представителями класса феодалов в государствах Западной Европы строились по принципу т. На ее вершине находился император король который считался верховным сеньором всех феодалов их сюзереном главой феодальной иерархии. Среди церковных феодалов тоже существовала иерархия по рангу занимаемой ими должности: папа римский кардиналы архиепископы епископы аббаты приоры кюре викарий. Многие из них были вассалами светских феодалов по своим земельным владениям и наоборот.
21992. Западные славяне 61.5 KB
  начинается серия войн с Византией велись они с переменным успехом но в целом удачно для Болгарии. престиж Болгарии как международной державы был высок. Послов Болгарии за императорским столом сажали выше чем послов германского императора Оттона I. в Болгарии появилось богомильское движение дуализм.
21993. Индия в IV-VI-VII-XII вв. 50 KB
  Упадок империи Гуптов в Индии явился рубежом отделяющим древность от средневековья. Индии. вождем эфталитов стал Торомана который овладел Гандхарой областью на северозападе Индии затем двинулся в пределы самой империи. Инд частью Центральной Индии совр.