78166

Катушка, конденсатор и резистор в режиме синусоидального тока

Лабораторная работа

Физика

Видна разность фаз снимаемых сигналов; при увеличении частоты, у индуктивного сопротивления данная разность увеличивается, у емкостного уменьшается; у резистивного сопротивления разность фаз должна отсутствовать, однако из за погрешности измерения получена порядка 0.1 рад...

Русский

2017-10-18

163.5 KB

5 чел.

Министерство Образования и науки Украины

Севастопольский Национальный Технический университет

Кафедра технической кибернетики

Отчет

по лабораторной работе №3

«Катушка, конденсатор и резистор в режиме синусоидального тока»

Выполнил: ст. гр. А-22

Литус И.В.

Проверил: Быков С.П.

Севастополь

2011

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В данной работе изучаются особенности применения катушки индуктивности, конденсатора и резистора в цепях синусоидального тока;

2 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1 Катушка индуктивности (дроссель) в режиме синусоидального тока может быть представлена двумя схемами замещения: последовательной и параллельной, рисунок 1.

а   б

Рисунок 2.1 – Схемы замещения катушки индуктивности

а) последовательная;

б) параллельная

Примечание – На рисунках 1, 4, 7 приняты обозначения элементов цепей, которые по умолчанию применяются и для обозначения номинальных значений соответствующих элементов. Например, конденсатор С имеет емкость С, катушка индуктивности L – индуктивность L, резистор r – сопротивление r.

Резистор r1 в последовательной схеме имеет смысл сопротивления обмотки катушки, на нем возникает напряжение потерь. Параметры элементов схем замещения можно определить по результатам измерения напряжения U, тока I и активной мощности P на катушке:

Угол разности фаз между напряжением и током на катушке определяют по формуле:

а   б

Рисунок 2.2 –Векторные диаграммы сопротивлений и проводимостей катушки индуктивности

а) последовательная схема;

б) параллельная схема

В последовательной схеме замещения катушки входное напряжение

состоит из суммы двух составляющих: активного и реактивного напряжений.

а   б

Рисунок 2.3 – Векторные диаграммы катушки индуктивности

а) для последовательной схемы;

б) для параллельной схемы

Активное напряжение (на сопротивлении обмотки катушки r1) совпадает по фазе с током: UА = r1I. Реактивное напряжение (на индуктивности катушки L1) опережает ток на 90 : UР = jx1/I . Векторная диаграмма последовательной схемы замещения показана на рисунке 3а.

В параллельной схеме замещения катушки входной ток состоит из суммы двух составляющих: активной и реактивной. Активный ток IА (протекающий через сопротивление r2) совпадает по фазе с напряжением U: IА = g2U . Реактивный ток IР (протекающий через индуктивность L2) отстает от напряжения U на 90 : IР = -jb2U. Векторная диаграмма параллельной схемы замещения показана на рисунке 3б.

Качество катушки определяется ее добротностью Q:

Q = х1/r1 = b2/g2 .

Между параметрами схем замещения существует взаимная связь:

r1r2 = x1x2 = z2 .  (2.1)

2.2 Конденсатор в режиме синусоидального тока может быть представлен двумя схемами замещения: последовательной и параллельной, рисунок 4.

а   б

Рисунок 2.4 – Схемы замещения конденсатора

а) параллельная;

б) последовательная

Резистор r1 в последовательной схеме имеет физический смысл сопротивления утечки изоляции между обкладками конденсатора: в нем возникает ток утечки. Параметры элементов схем замещения можно определить по результатам измерения напряжения U, тока I и активной мощности P на конденсаторе:

Угол разности фаз между напряжением и током на конденсаторе определяют по формуле:

На рисунке 5 показаны векторные диаграммы сопротивлений и проводимостей конденсатора.

а   б

Рисунок 2.5 –Векторные диаграммы сопротивлений

и проводимостей конденсатора

а) для параллельной схемы;

б) для последовательной схемы

В параллельной схеме замещения конденсатора входной ток состоит из суммы двух составляющих: активной и реактивной. Активный ток IА (протекающий через сопротивление утечки r2) совпадает по фазе с напряжением U:

IА = g2U . Реактивный ток IР (протекающий через емкость С2) опережает напряжение U на 90 : IР = jb2U. Векторная диаграмма токов в параллельной

а   б

Рисунок 2.6 – Векторные диаграммы токов и напряжений конденсатора

а) для параллельной схемы замещения;

б) для последовательной схемы замещения

В последовательной схеме замещения конденсатора входное напряжение состоит из суммы двух составляющих: активного и реактивного напряжений. Активное напряжение UА (на сопротивлении r1) совпадает по фазе с током I:

UА = r1I. Реактивное напряжение UР (на емкости С1) опережает ток I на 90 :

UР = -jx1/I . Векторная диаграмма последовательной схемы замещения представлена на рисунке 6б.

2.3 Резистор сам представляет свою схему замещения: напряжение и ток на нем совпадают по фазе, реактивное сопротивление равно нулю. Величину со противления резистора определяют из формул: r = P/I2 ; z = r =U/I .

4 Таблица с результатами эксперимента

R0=22 Ом

Таблица 1 –Экспериментальные и расчетные значения

Lх=25 мГн

Сх=100000нФ

rх=1500

Lх=25

Сх=10000

rх=1500

f = 1000 Гц

f = 10000 Гц

U12,В

0,44

0,27

0,3

0,38

0,38

0,44

U, В

2,25

6,2

4,5

6,2

5,95

3,8

I, мА

20

12,27

13,64

17,27

17,27

20

Р, мВт

41,85

22,8222

61,38

20,34406

6,16539

76

r1, Ом

104,63

151,59

329,91

68,21

20,67

190

z, Ом

112,5

505,2974735

329,912023

359,004053

344,528083

190

х1, Ом

41,33779264

482,02283

1,15547555

352,464617

343,907475

0

L1 или C1

0,000114827

0,001338952

3,2097E-06

9,7907E-05

9,553E-05

0

g2, Ом-1

0,008266667

0,00059371

0,00303111

0,00052924

0,00017415

0,00526316

r2, Ом

120,9677419

1684,324912

329,912023

1889,49502

5742,13472

190

b2, Ом-1

306,0728785

529,6956795

2,4296E+10

365,664973

345,149913

0

х2, Ом

0,003267196

0,001887876

4,1159E-11

0,00273474

0,00289729

0

y, Ом-1

0,008888889

0,001979032

0,00303111

0,00278548

0,00290252

0,00526316

L2 или С2

9,07554E-09

5,2441E-09

1,1433E-16

7,5965E-10

8,048E-10

0

, град (измер.)

21,2

72

0

79,2

86,4

0

, град (расчетн.)

22,09

74,32

0,21

80,98

88,68

0

Q

0,395085469

3,179779867

0,0035024

5,16734521

16,6380007

0

IA, мА

18,6

3,681

13,64

3,2813

1,0362

20

IР, мА

7,35

11,7

0

16,96

17,24

0

UА, В

2,0926

1,8600093

4,4999724

1,1779867

0,3569709

3,8

UР, В

0,83

5,91

0,02

6,09

5,94

0

5 Векторные диАграммы

Катушка,

Сопротивления и токи

Конденсатор,

Сопротивления и токи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате эксперимента были определены :

- полные сопротивления реактивных элементов при различных частотах,

мощность выделяющаяся на элементах

построены соответствующие векторные диаграммы

Результаты эксперимента совпадают с теорией

видна разность фаз снимаемых сигналов;

при увеличении частоты, у индуктивного сопротивления данная разность увеличивается, у емкостного уменьшается;

у резистивного сопротивления разность фаз должна отсутствовать, однако из за погрешности измерения получена порядка 0.1 рад


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71995. Повторенні складу чисел 5 і 6. Складання цінностей за малюнками. Обчислення визначень виразів, що містять додавання за допомогою предметних малюнків 69 KB
  Мета: закріпити вміння складати й очолювати вирази на додавання; вправлятися в написанні цифр; лічбі в межах 10; порівнянні чисел, розпізнаванні геометричних фігур; розвивати спостережливість; зорову пам’ять, кмітливість, формувати пізнавальних інтерес.
71996. Лічба в межах 20. Розв’язування задач та прикладів 40 KB
  Мета: закріплювати знання учнів з арифметичних дій додавання і віднімання, формувати навички лічби в межах 20, учити креслити відрізки за текстовою умовою, вчити складати та розв’язувати задачі та приклади, розвивати мислення, виховувати уважність.
71997. Число і цифра 6. Порівняння чисел у межах 6. Написання цифри 6 37 KB
  Розкрити зміст поняття число і цифра 6; вчити порівнювати числа в межах 6; формувати вміння складати приклади на додавання за предметними малюнками; познайомити учнів з поняттями футбол волейбол баскетбол гандбол; виховувати акуратність інтерес до математики спорту.
71998. Збільшення і зменшення числа на кілька одиниць. Вправи на засвоєння таблиць додавання і віднімання числа 2. Поняття «умова», «запитання», відповідь» задачі 28.5 KB
  Сьогодні ми проведемо урок разом із героями відомої казки Колобок. Яка зараз пора року Отже коли Колобок від Баби та від Діда втік і покотився по стежинці повалив пухкий білий сніг. Колобок ніколи не бачив снігу і розгубився.
72001. Таблиці додавання і віднімання числа 4. Додавання і віднімання за допомогою числового відрізка. Складання і розв’язування задач за коротким записом 42 KB
  Мета: Скласти таблицю додавання і віднімання 4; вправляти учнів у розв’язуванні прикладів на додавання й віднімання чисел 3 і 4; вдосконалювати навички усної лічби; розвивати мислення. Обладнання: таблиця «Додавання і віднімання числа 4»; предметні малюнки; картки для роботи в парах...
72002. Урок-сказка «Новые приключения Красной Шапочки» 67 KB
  Цели: совершенствовать вычислительные навыки детей и умения решать задачи; развивать внимание, логическое мышление и воображение детей; воспитывать интерес к предмету. Оборудование: картонные фигурки главных героев сказки, полоски из бумаги, таблицы, часы.
72003. Нахождение неизвестной части по целому и известной части 64 KB
  Цели урока. Выделить и зафиксировать неизвестную величину. Сконструировать способ нахождения части по известному целому и другой части. Обучать учащихся составлению моделей различных видов. Тип урока. Моделирование выделенного отношения в предметной, графической и знаковой формах.