66541
ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНОГО РОЗГАЛУЖЕНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ
Лабораторная работа
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Експериментально визначити параметри резистора R, котушки індуктивності (індуктивність L, резистивний опір Rк) та конденсатора С в колі синусоїдного струму. Експериментально дослідити явище резонансу струмів, фазові й енергетичні співвідношення в колі з паралельним з'єднанням котушки індуктивності (з індуктивністю L і резистивним опором
Украинкский
2014-08-22
600 KB
3 чел.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4
ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІНІЙНОГО РОЗГАЛУЖЕНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ
Експериментально визначити параметри резистора R, котушки індуктивності (індуктивність L, резистивний опір Rк) та конденсатора С в колі синусоїдного струму. Експериментально дослідити явище резонансу струмів, фазові й енергетичні співвідношення в колі з паралельним з'єднанням котушки індуктивності (з індуктивністю L і резистивним опором Rк), конденсатора С та резистора R.
1 Основні теоретичні відомості
Розглянемо лінійне електричне коло (рисунок 4.1), яке містить паралельно зєднані резистивний R, індуктивний L з резистивним опором Rк та ємнісний С елементи. До клем кола прикладена синусоїдна напруга U .
Рисунок 4.1 Електрична схема з паралельним з'єднанням R, L, С
Діючі значення струмів І, ІR, ІС та Ік визначають за формулами:
; ; ; ,
або
I = UY; IR = UG; IC = UBC; Iк = UYк,
де G = 1/R активна провідність вітки з резистивним елементом R;
Yк = 1/Zк повна провідність вітки з котушкою індуктивності ( з реактивно-індуктивним опором ХL та резистивним опором Rк), ;
BC = ωС = 1/ХС реактивно-ємнісна провідність вітки з конденсатором;
повна провідність кола;
активна провідність вітки з котушкою індуктивності;
реактивно-індуктивна провідність вітки з котушкою індуктивності;
В = ВL ВС реактивна провідність кола.
Зсув фаз між напругою і струмом в нерозгалуженій частині
кола дорівнює:
φ = arctg.
На рисунку 4.2 приведені векторні діаграми напруги і струмів для електричного кола, зображеного на рисунку 4.1 при умові:
а) ВL > ВС; б) ВL = ВС; в) ВL < ВС.
При ВL > ВС (рисунок 4.2,а) вектор струму ĪL > ĪС і вектор струму Ī відстає за фазою від вектора напруги Ū на кут φ. При ВL = ВС (рисунок 4.2,б) реактивна провідність кола дорівнює нулю (В = ВL ВС = 0), повна провідність кола Y = G + Gк, а вектор струму Ī в нерозгалуженій частині кола (Ī = ĪR + Īк) співпадає за фазою з вектором напруги Ū. В колі виникає явище резонансу струмів, при якому діючі значення струмів ІL та ІС однакові (ІL = ІС), а струм І = І0 = U(G + Gк) в нерозгалуженій частині кола буде мінімальним. З умови резонансу струмів ВL = ВС випливає, що дане явище можна отримати, змінюючи частоту прикладеної напруги, індуктивність L або ємність С. При цьому резонансна частота струмів дорівнює:
.
Рисунок 4.2 Векторні діаграми струмів і напруги для випадків:
а) ВL > ВС;
б) ВL = ВС;
в) ВL < ВС.
Струми в котушці та конденсаторі при резонансі, можуть значно перевищувати струм в нерозгалуженій частині кола.
При ВL < ВС (рисунок 3.2,в) ĪL < ĪС і вектор струму Ī випереджає вектор напруги Ū на кут φ.
З векторних діаграм (рисунок 3.2) видно, що вектор струму Ī в нерозгалуженій частині кола дорівнює геометричній сумі векторів струмів у вітках:
Ī = ĪR + ĪС + Īк = ĪR + ĪС + ĪRк + ĪL,
а його діюче значення визначають за формулою:
.
Для електричного кола, зображеного на рисунку 4.1, активну Р, реактивну Q і повну S потужності, а також коефіцієнт потужності соsφ визначають за формулами:
P = UI cos φ = U 2 (G + G к );
Q = UI sіn φ = U 2 В;
S = UI = U 2 Y =;
cos φ = P/S = (G + G к )/Y = P/UI .
2 Опис лабораторної установки
Експериментальне дослідження лінійного розгалуженого електричного кола синусоїдного струму виконують на лабораторній установці (рисунок 4.3) з паралельним зєднанням резистора R, котушки індуктивності (з індуктивністю L та резистивним опором Rк) повний опір якої Zк і конденсатора із змінною ємністю С.
Рисунок 4.3 Електрична схема для експериментального
дослідження лінійного розгалуженого
електричного кола синусоїдного струму
Установка живиться від мережі змінного струму через автоматичний вимикач SF і регульований автотрансформатор (ЛАТР). З допомогою ЛАТРа на затискачах електричного кола, яке досліджується, встановлюють сталу напругу U (U = 40 80 В), яку контролюють за допомогою вольтметра РV. Амперметрами РА1, РА2, РА3, РА4 вимірюють діючі значення струмів відповідно в нерозгалуженій частині кола, у вітці з резистором, котушкою індуктивності та у вітці з конденсатором. Фазометром φ вимірюють значення кута зсуву фаз між вектором прикладеної до клем кола напруги Ū і вектором струму Ī в нерозгалуженій частині кола. Вимикачі SАІ, SА2 і SА3 використовують для отримання різних за характером навантажень електричних кіл. Частота струму мережі живлення дорівнює 50 Гц.
3 Програма роботи
3.1 Зібрати електричне коло, схема якого зображена на рисунку 3.3.
3.2 Після перевірки схеми викладачем ввімкнути вимикач SF.
3.3 Дослідити електричне коло синусоїдного струму з резистором R. Для цього замкнути вимикачі SАІ і SF (вимикачі SА2 і SА3 розімкнуті). З допомогою ЛАТРа встановити задану викладачем напругу U. Записати покази приладів в таблицю 4.1.
3.4 Дослідити електричне коло синусоїдного струму з котушкою індуктивності (з індуктивністю L та резистивним опором Rк). Для цього замкнути вимикачі SА2 і SF (вимикачі SА1 і SА3 розімкнуті). З допомогою ЛАТРа встановити задану викладачем напругу U. Записати покази приладів в таблицю 4.1.
3.5 Дослідити електричне коло синусоїдного струму з конденсатором ємністю С (значення якої задається викладачем). Для цього замкнути вимикачі SА3 і SF (вимикачі SА1 і SА2 розімкнуті). З допомогою ЛАТРа встановити задану викладачем напругу U. Записати покази приладів в таблицю 4.1.
Таблиця 4.1 Результати досліджень та обчислень
№ п/п |
Дослідні дані |
Обчислити |
|||||||||||||||||||
Реж. роб. елек. кола |
U,В |
I,А |
, град. |
ІR,А |
Ік,А |
ІC,А |
C,мкФ |
Z,Ом |
XL,Ом |
XС, Ом |
R, Ом |
Zк,Ом |
Rк,Ом |
cos |
BL,См |
BС,См |
ІL,А |
P,Вт |
Q,ВАр |
S, ВА |
|
1 |
R |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||
2 |
L, Rк |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||||||||||||
3 |
С |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||
4 |
R, L |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||||||
5 |
R, С |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||||
6 |
R,L,С |
||||||||||||||||||||
7 |
|||||||||||||||||||||
8 |
|||||||||||||||||||||
9 |
|||||||||||||||||||||
10 |
|||||||||||||||||||||
11 |
|||||||||||||||||||||
12 |
Рез. |
3.7 Дослідити електричне коло синусоїдного струму з паралельним зєднанням резистора R і конденсатора ємністю С. Для цього замкнути вимикачі SАІ, SА3 і SF (вимикач SА2 розімкнути). З допомогою ЛАТРа встановити задану викладачем вхідну напругу U. Записати покази приладів в таблицю 4.1.
3.8 Дослідити електричне коло синусоїдного струму з паралельним зєднанням R, L С (рисунок 4.3), при різних значеннях ємності С в межах 0÷64,75 мкФ (провести 6÷8 дослідів). Для цього необхідно замкнути вимикачі SА1, SА2, SА3 і SF. Експериментальні дані записати в таблицю 4.1.
3.9 Змінюючи ємність конденсатора С отримати явище резонансу струмів. Експериментальні дані записати в таблицю 4.1.
4 Опрацювання результатів дослідів
4.1 Для всіх дослідів обчислити значення величин, винесених в праву частину таблиці 4.1.
4.2 Побудувати в масштабі векторні діаграми напруги і струмів для дослідів п. 3.3÷3.7 та дослідів п.3.8; 3.9 ВL > ВC; ВL = ВC; ВL < ВC (таблиця 4.1).
4.3 Побудувати в одних координатних осях графіки:
І = f(С); ІC = f(С); ІL= f(С); = f(С).
4.4 Зробити висновки з проведеної роботи.
5 Контрольні запитання
5.1 Як визначається повний опір і повна провідність електричного кола з паралельним зєднанням активного опору R, котушки індуктивності L та конденсатора С ?
6 Основні формули для проведення обчислень згідно даних досліджень (таблиця 4.1):
6.1 П. 1: Z = R = U/І; G = 1/R; Р = U 2 G.
6.2 П. 2: U = Uк; Zк = Uк /Ік; Rк = Zк cosφ;
URк = Rк Ік , або URк = Uк cosφк ; UL = Uк sinφк,
або UL визначаємо з формули , тоді XL = UL /Ік (або XL= Zк sinφ);
ВL = XL/(Zк)2; Gк = Rк/(Zк)2;
Q = U 2ВL; Р = U 2Gк; S = U Ік.
6.3 П. 3: XC = U/ІC; BC = 1/ХС; Q = U 2( BC ).
6.4 П. 4: G = 1/R (значення R див.п.1 таблиця 4.1); Gк = 1/Rк;
(значення Rк див.п.2 таблиця 4.1) URк = Ік Rк; U = Uк;
UL визначаємо з формули , тоді
XL = UL /Ік ; Zк = Uк /Ік; ВL = XL /(Zк)2; Gк = Rк/(Zк)2;
Z = U/І; = 1/ Z;
Q = U 2ВL; Р = U 2Gк; S = U І = U 2Y.
6.5 П. 5: Z = U/І; G = 1/R (значення R див.п.1 таблиця 4.1);
XC = U/ІC; BC = 1/ХС; = 1/ Z;
Q = U 2 ( BC); Р = U 2 Gк; S = U І = U 2 Y.
6.6 П. 6…12: G = 1/R (значення R див.п.1 таблиця 4.1);
URк = Ік Rк (значення Rк див.п.2 таблиця 4.1); U = Uк;
UL визначаємо з формули , тоді
XL = UL /Ік ; Zк = Uк /Ік; ВL = XL /(Zк)2; Gк = Rк/(Zк)2;
XC = U/ІC; BC = 1/ХС; Z =U/І;
= 1/ Z;
Q = U 2 (ВL BC); Р = U 2 Gк; S = U І = U 2 Y.
PAGE 37
EMBED CorelDRAW.Graphic.11
EMBED CorelDRAW.Graphic.11
EMBED CorelDRAW.Graphic.11
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
19209. | Движение заряженных частиц в аксиально-симметричном магнитном поле. Магнитные линзы | 412.5 KB | |
Лекция № 5. Движение заряженных частиц в аксиальносимметричном магнитном поле. Магнитные линзы. Фокусировка короткой катушкой. Магнитные квадрупольные линзы жесткая фокусировка. Магнитные электронные микроскопы. Аберрация электронных линз. V. Магнитные линзы. ... | |||
19210. | Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов | 325.5 KB | |
Лекция № 6. Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов. Учет начальных скоростей частиц. Образование виртуального катода. Предельная плотность тока пучка частиц в пролетном промежутке | |||
19211. | Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда | 421.5 KB | |
Лекция № 7. Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда. Прямолинейные пучки электронных лучей электронные пушки Пирса. VII. Формирование электронных и ионных пучков. 7.1. Расплывание пучков заряженных частиц под действи | |||
19212. | Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики | 269 KB | |
Лекция 8 VIII. Плазменные ускорители. Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики. Одножидкостная модель. Магнитное давление. Равновесие плазменной границы. Рельсотрон. 8.1. МГД приближение. Для описания ускорения плазмы магни... | |||
19213. | Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии | 557.5 KB | |
Лекция № 9. Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии. Влияние внешнего электрического поля Эффект Шоттки. Распределение термоэлектронов по энергиям. Средняя энергия термоэлектронов. Эксп | |||
19214. | Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию | 557 KB | |
Лекция № 10. Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию. Пленочные катоды. Оксидные катоды. Автоэлектронная эмиссия. Изменение температуры эмиттера при термо и автоэлектронной эмиссии. 9.7. Влияние поверхностной неоднородности материала... | |||
19215. | Фотоэлектронная эмиссия. Законы Столетова и Эйнштейна. Теория фотоэмиссии | 476 KB | |
Лекция № 11. Фотоэлектронная эмиссия. Законы Столетова и Эйнштейна. Теория фотоэмиссии. Кривая Фаулера. Применение фотоэмиссии в технике. Фотокатоды. XI. ФОТОэлектронная эмиссия. 11.1. Законы фотоэффекта. В широком смысле фотоэффект это возникновение или измене | |||
19216. | Вторичная электрон-электронная эмиссия. Отражение электронов от твердого тела | 326 KB | |
Лекция № 12. Вторичная электронэлектронная эмиссия. Отражение электронов от твердого тела. Характеристические потери энергии. Закономерности истинной вторичной электронной эмиссии. Приведенная кривая. Эффективные эмиттеры вторичных электронов. XII. вторичная элек | |||
19217. | Вторичная электронная эмиссия полупроводников и диэлектриков. Эффективные эмиттеры вторичных электронов | 336.5 KB | |
Лекция № 13. Вторичная электронная эмиссия полупроводников и диэлектриков. Эффективные эмиттеры вторичных электронов. Электронные умножители. Вторичная ионноэлектронная эмиссия. Потенциальная и кинетическая эмиссия их физический механизм. Закономерности ионноэлек | |||