В.Н. Бородянко - Электрические цепи и основы электроники (Методические указания к проведению лабораторных работ) (1119803), страница 5
Текст из файла (страница 5)
4. Хг = 1'2 Ф'~." = 1~'а~~ = ~1~'в называется реактивным емкостным сопротивлением. Это сопротивление учитывает реакцию электри ~еской цепи на изменение электрического поля в конденсаторе и является обратно пропорциональной функцией частоты.
13с Закон Ома для участка электрической цепи конденсатором 1 = Ь;- / Хс, где 1 — действующее значение тока, протекаемога через конденсатор, Уг — действующее значение напряжения на конденсаторе. Электрическая цепь перемешюго тока характеризуется активной, реактивной и полной мощностью. Активная мощность Р, измеряемая в валах ~Вт), равна произведению действующего значения напряжения У на действующее значение ток 1 н на союз, называемый коэффициентом мощности, или произведению квадрата действующего значения тока на активное сопротивление: Р = Исояд=1'Л.
Реактивная мощность Д, измеряемая в вольт-амперах реактивных (Вар), равна произведению действующего значения напряжения У на действующее значение тока 1 и на яппр или произведению квадрата действующего значения тока па реактивное сопротивление: Д = 1Ляиу=1 Х Полная мощность Я, измеряемая в вольт-амперах 1ЗА,), равна произведению действующего значения тока 1 иа действующее значение напряжения Ы Ю 5= У1=~Ф-'+ О'. Соотношения этих мощностей иллюстрируются треугольником мощностей 1рис. 5).
Рис. 5 3, Порядок выполнении работы 3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания, модуль резисторов, модуль реактивных элементов, модуль мультиметров, модуль амперметров переменного тока). 3.2. Установить на мультиметре режим измерения сопротивления, подключить его выводы параллельно резистору А1 модуля резисторов и провести измерение значений его сопротивлений. Результат записать в табл. 1.
Таблиц~ 1 1у~вюю~~~~ ~о и ам лом во аоо» ~оо 1 Измерено 3.3. Аналогично и. 3.2 провести измерение активного сопротивления Ик реальной катушки индуктивности Хк. Результат записать в табл, 2. 18 3.4. Собрать электрическую цепь для определення полного сопротивления катушки (рис. 6), используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения, Предъявить схему для проверки преподавателю. 3.5. Включить цепь н записать в табл. 2 показания амперметра и вольтметра (мультиметра).
3.6. Собрать электрическую цепь для определения емкостного сопротивления (рис. 7), используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения, Установить с помощью переключателя ЯА1 модуля реактивных элементов заданное преподавателем значение емкости конденсатора, Предъявить схему для проверки преподавателю. 3.7. Включить цепь и записать в табл. 3 показания амперметра и вольтметра, устанавливая поочередно заданные значения емкостей С1, С2 и СЗ. Рис. б Таблица 3 3.е.
Р~~~~итать, используя закон Ома, полное сопротивление реальной нндуктивности Ук. 3,9. Рассчитать, используя закон Ома, емкостные сопротивления Хг. Результаты записать в табл. 2. 3.10. Считая. ч го частота се~и / — 5б Гу определизь величину индуктивности реальной катушки А и емкостей конденсаторов С1, С2 и СЗ. Результаты занести в соответствующие таблицы, 4. Содержание отчета Отчет по работе должен содержать: а) наименование работы н цель работы; б) электрические схемы опытов„ в) таблицы с результатами опытов и вычислений; г) расчетные соотношения; д) векторные диаграммы для резис гора, реальной катушки и конденсатора; с) выводы по работе.
Контрольные вопросы 1. В каких единицах измеряется ток, напряжение, сопротивление? 2, Что такое Ом, Ампер, Вольт? 3, Что такое «полное сопротивление»? 4. Что такое «актнвное сопротивление»? 5. Что такое «реактивное индуктивное сопротивление» н как оно определяется? б. Что такое «реактивное емкостное сопротивление» н как оно определяется". 7.
Какая связь между полным, активным и реактивным сопротивлениями цепи переменного тОкИ 3. Как формулируется закон Ома для цепи переменного тока? 9. Может ли через конденсатор протекать постоянный ток? 20 Работа № 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ 1, Цель работы Приобретение навыков сборки простых электрических цепей, измерение напряжений на отдельных участках цепи, изучение свойств цепей при последовательном соединении активных и реактивных элементов, знакомство с явлением резонанса напряжений, построение векторных диаграмм. 2. Пояснении к работе Электрическая цепь синусоидального переменного тока с последовательным соединением резистора с активным сопротивлением И, реальной катушки индуктивности с полным сопротивлением Ух ~Ях,Л~) и конденсатора с емкостным сопротивлением Х» (рпс.
1) описывается уравнением, записанным по второму закону Кирхгофа для мгновенных значений напряжений на этих элементах: ия "ь нк + пг =' ИЯ нлн в гсоме прической (1юрме для ~~~~~ро~ деЙству~щих значений этих напряжений Х Из анализа векторной диаграммы для такой цепи следует, что величина входного напряжения У = М' Уя+0~Д + Щ~ — У~-) = У~И+ИД + ~ХХь — ЫД =Уф~ +Щ" + Ж~, -ХД, где Уяк, Цл — соответственно активная н реактивная составляющие напряжения на катушке, Як Х~ — активное и реактивное индуктивное сопротивление катушки нндуктивностн. + Ик+ 0с = О. Последнее соотношение говорит о том, что вектор действующего значения напряжения, приложенного к такой цепи, равен геометрической сумме векторов напряжений на отдельных ед участках фис.
2). К с:--- —,: ! Ф ~к Б, ~к к к 1 ! с~к Ф~к 1 К К Б,. Х б к Лэ = Н +ЯК. Это Означает, *г1О в цепи имеет мес~о резо~анс, называемый в данном случае резонансам напутжешт. Резонанс напряжений можно получить либо изменением истотьт источника питания, либо подбором значения величины С = 1/ае '!., где аь = т1,ХС вЂ” резонансная частота цепи. — / 3. Порядок выполнения работы 3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой ~модуль питания, модуль резисторов, модуль реактивных элементов, модуль мультиметров, модуль амперметров переменного тока, ваттметр).
3.2. Собрать электрическую цепь 1рис. 4), установив заданные преподавателем значений сопротивления резистора и емкости конденсатора. Подключить собранную цепь к источнику питания -! 2 И ~модуль питания). Рис. 4. Следовательно, действу~ощее значение тока в этой цепи на основании закона Ома можно определить как 1=- Б! Х = 1I/ ~~Я +ЯД ' + !Л~ — Ас), где Е = ф~ +ЯД + !Х~ — Х<,) =ф7 +14) + !о1 — 1/вС!" — полное сопротивление цепи с последовательным соединением резистора, реальной катушки индуктивности и конденсатора, которое легко определяется из многоугольника сопротивлений 1рис.
3). Угол сдвига фаз между входным синусоидальным напряжением 1/ и потребляемым такой цепью током 1определяется нз треугольника сопротивлений фу — - !'в1. — 1/ыС)/ф+ Як). Если вХ. > 1/вС и угол ~р > О„вся цепь ведет себя как цепь с активным сопротивлением н идеальной индуктивностью. Говорят, что в этом случае цепь ~о~ит активно-индуктивный характер. Если е1. < 1/аС и угол ~р с О, вся цепь ведет себя как цепь с активным сопротивлением и емкостью. Говорят, что в этом случае цепь носит. актнвноемкостной характер. Если в цепи реактивное сопротивления равны 1в1, = 1/аС1, то угол ~~ = О.
Прн этом реактивная составляющая напряжения на нндуктнвностн и напряжение на конденсаторе полностью себя компенсируют, Цепь ведет себя, как будто реактивные сопротивления в ней отсутствуют и ток достигает наибольшего значення, поскольку ток ограничивается толькО эквивалентным активным сопротивлением цепи Таблица 1 35. Выключить электропитание, подсоед!!Нить параллельно катушке дополнительный проводник (искл!Очив этим катушку из цепи). Предъявить схему для проверки преподавателю. 3.6. Включи~ь источник электропитания и произвести измерения указанных в таблице величин для цепи с последовательным соединением резистора К и конденсатора Хс, Результаты измерений занести в табл.
1. Выключить элсктрОпитанне, убрать дополнительный прОВодник. 3.7. В цепи с последовательным соединением резистора, катушки и конденсатора изменяя величину емкости конденсатора с помощью переключателя 5А1 модуля реактивных элементов, добиться наибольшего показания амперметра, т.е. обеспечить состояние цепи близкое к резонансу напряжении. Результаты измерений занести в табл, ! . 3.8. Уменьшая н увел!и|!!Вая Величину емкости конденсатора (От резонансного значения) провести измерения указанных в таблице величин для двух состояний цепи, Результаты измерений занести в табл. 1. 3.9.
Для цепи с последовательным соединением трех элементов 1Л, Ук, С~ по результатам измерений определить полную мои!ность цепи 5 и отдельных участков 5р,, ЯК,ЯС . Результаты занести в табл. 2. Таблица 2 1~ ~к Бс. ВА ВА ВА Рс, Вт 3.10. Учитывая значения параметров катушки, полученные в предшествующей лабораторной работе, определить активные и реактивныс мощности Отдельных участкОВ, а также полное, актиВное и реактиВное сопротивление всей цепи для одного из опытов. Результаты занести в табл. 2, 3.11.
Проверить баланс активных мощностей в цепи. 3.12, По результатам измерений построить для исследованных цепей в масштабе векторные диаграммы. 3.3. Подсоединить параллельно конденсатору дополнительный проводник 1искл!Очив этим конденсатор из цепи).
Предъявить схему для проверки преподавателю. 3.4. Включить питание стенда и произвести измерения указанных в таблице величин в цепи с последовательным соединением резистора Л и катушки 7К. Перед измерением напряжения перевести мультиметр в режим измерения переменного напряжения. Результаты измерений занести в табл. 1. Лэ .= Л +Ак. Это означает, что в цепи имеет место резонанс, называемый в данном случае резонансо..! 1!апрю1се11ий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
