Электричество и магнетизм (1188650), страница 10
Текст из файла (страница 10)
10 äëÿ ñîïðîòèâëåíèÿ R = 100 Îì.12. Çàïèøèòå çíà÷åíèå RL àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè, óêàçàííîå íà å¼ êðûøêå. Ïðîâåðüòå çíà÷åíèÿ L è RL ñ ïîìîùüþ ìîñòà Å7-8.V. Èññëåäîâàíèå ðàáîòû àçîâðàùàòåëÿ13. Ñîáåðèòå ñõåìó ïî ðèñ. 4.
Óáåäèòåñü, ÷òî âûõîä Ç íå çàçåìë¼í. Óñòàíîâèòå C = 0,5 ìêÔ, ν = 1 êö. Îöåíèòå âèçóàëüíî äèàïàçîí èçìåíåíèÿñäâèãà àç ïðè èçìåíåíèè R îò 0 äî 10 êÎì.VI. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ14. Ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé ñäâèãà àç â RC -öåïè ïîñòðîéòå ãðàèê:tg ψ = f [1/(ΩCRΣ )]. Çäåñü RΣ ñóììàðíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèåöåïè: RΣ = R + r; r = 10 Îì ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà. Ïîñòðîéòåòåîðåòè÷åñêèé ãðàèê íà ýòîì æå ëèñòå.15. Ïîñòðîéòå ãðàèê tg ψ = f (ΩL/RΣ ) äëÿ RL-öåïè. Çäåñü RΣ == R + r + RL . Ñðàâíèòå ãðàèê ñ òåîðåòè÷åñêèì.16. Ïîñòðîéòå íà îäíîì ëèñòå ãðàèêè |ψ| = f (ν/ν0 ) äëÿ R = 0 è 100 Îì(âåëè÷èíó ψ óäîáíî îòêëàäûâàòü â äîëÿõ π ).Îïðåäåëèòå ïî ãðàèêàì äîáðîòíîñòü êîíòóðà: Q = ν0 /(2∆ν), ãäå2∆ν/ν0 øèðèíà ãðàèêà ïðè ñäâèãå àç ψ = π/4.17. Ñðàâíèòå äîáðîòíîñòü, îïðåäåë¼ííóþ ãðàè÷åñêè, ñ ðàñ÷¼òîì ÷åðåçïàðàìåòðû L, C è R (ñì.
(2.28)).18. Ïîñòðîéòå âåêòîðíóþ äèàãðàììó äëÿ àçîâðàùàòåëÿ.Êîíòðîëüíûå âîïðîñûàáîòà 3.2.257àáîòà 3.2.2åçîíàíñ íàïðÿæåíèéÖåëü ðàáîòû: èçó÷åíèå ïîñëåäîâàòåëüíîé öåïè ïåðåìåííîãî òîêà,íàáëþäåíèå ðåçîíàíñà íàïðÿæåíèé. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ðåãóëèðîâî÷íûé àâòîòðàíñîðìàòîð, êàòóøêà èíäóêòèâíîñòè ñ âûäâèæíûì ñåðäå÷íèêîì, ìàãàçèí ¼ìêîñòåé,ðåîñòàò, ðåçèñòîð, àìïåðìåòð, òðè âîëüòìåòðà, âàòòìåòð, îñöèëëîãðà, óíèâåðñàëüíûé ìîñò. òåîðèè ïåðåìåííûõ òîêîâ (ñì.
ââåäåíèå ê ðàçäåëó) íàïðÿæåíèÿ èòîêè ïðèíÿòî âûðàæàòü êîìïëåêñíûìè âåëè÷èíàìè. Ìîäóëü êîìïëåêñíîé âåëè÷èíû ðàâåí ïðè ýòîì àìïëèòóäíîìó çíà÷åíèþ íàïðÿæåíèÿ(èëè òîêà), à àçà ñäâèãó àç, èçìåðåííîìó ïî îòíîøåíèþ ê êàêîìóëèáî îäíîìó íàïðÿæåíèþ èëè òîêó, ïðèíÿòîìó â êà÷åñòâå îïîðíîãî.Ïàðàìåòðû îñíîâíûõ ýëåìåíòîâ öåïè çàäàþòñÿ èõ èìïåäàíñàìè, ò. å.òîæå íåêîòîðûìè êîìïëåêñíûìè ÷èñëàìè.123je YÀâòîòðàíñîðìàòîð500 0 127d d ∅∅ ∅AVL,rLR1∗ II∅∅∅∅P ∗V∅∅ VR∅ VLVR+L1. ×òî íàçûâàåòñÿ èìïåäàíñîì ýëåêòðè÷åñêîé öåïè?2. Êàê ñêëàäûâàþòñÿ èìïåäàíñû ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì è ïàðàëëåëüíîì ñîåäèíåíèè ýëåìåíòîâ ýëåêòðè÷åñêîé öåïè?èñ. 1.
Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èçó÷åíèÿ çàêîíà Îìàâ öåïè ïåðåìåííîãî òîêàÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. T. III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1983. 129, 130.2. Êàëàøíèêîâ Ñ.. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà, 1977. 220, 227, 228.àññìîòðèì ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü, ñîñòîÿùóþ èç ðåçèñòîðà R è êàòóøêè èíäóêòèâíîñòè L ñ èìïåäàíñîì ZL = rL + iΩL, ïîñëåäîâàòåëüíîïîäêëþ÷¼ííûõ ê âíåøíåìó èñòî÷íèêó, ÝÄÑ êîòîðîãî ìåíÿåòñÿ ïî ñèíóñîèäàëüíîìó çàêîíó ñ ÷àñòîòîé Ω (ðèñ. 1).58Ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿÎáîçíà÷èì ÷åðåç UR íàïðÿæåíèå íà ðåçèñòîðå, ÷åðåç UL íàïðÿæåíèå íà êàòóøêå è ÷åðåç UR+L ñóììàðíîå íàïðÿæåíèå íà êàòóøêåè íà ðåçèñòîðå.
Äëÿ ýòèõ íàïðÿæåíèé ñïðàâåäëèâû êîìïëåêñíûå ñîîòíîøåíèÿ:bR = IR,bbL = I(rb L + iΩL), UbR+L = I(Rb + rL + iΩL).UU(1)Íàïîìíèì, ÷òî çäåñü rL àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè, êîòîðîå õàðàêòåðèçóåò ñóììàðíûå ïîòåðè ýíåðãèè â êàòóøêå, â òîì ÷èñëå ïîòåðèâ å¼ åððîìàãíèòíîì ñåðäå÷íèêå.Ïåðåõîäÿ ê ìîäóëÿì è àçàì òîêîâ è íàïðÿæåíèé, íàéä¼ì èç (1):UR = I · R,UL = I ·UR+L = Ip(2)tg ψ1 = 0;prL 2 + (ΩL)2 ,(R + rL )2 + (ΩL)2 ,tg ψ2 =ΩL;rLtg ψ3 =ΩL.R + rL(3)(4) ýòèõ îðìóëàõ U è I îáîçíà÷àþò ýåêòèâíûå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèéè òîêîâ (ïîêàçàíèÿ ïðèáîðîâ), êàê ïðèíÿòî â ýëåêòðîòåõíèêå.Èçìåðÿÿ ñ ïîìîùüþ òð¼õ âîëüòìåòðîâ çíà÷åíèÿ UR , UL è UR+L èçíàÿ ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R, íåòðóäíî âû÷èñëèòü, ïîëüçóÿñü îðìóëàìè (2), (3) è (4), ñèëó òîêà â öåïè, àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè rL , å¼ èíäóêòèâíîñòü L, ìîùíîñòü PL , âûäåëÿåìóþ íà êàòóøêå, èñäâèã àç ìåæäó òîêîì è íàïðÿæåíèåì íà êàòóøêå.àññ÷èòàåì ìîùíîñòü ïåðåìåííîãî òîêà, âûäåëÿåìóþ â êàòóøêå.Ìãíîâåííîå çíà÷åíèå ìîùíîñòè ðàâíîP = U (t) · I(t).Ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü çà ïåðèîä T îïðåäåëÿåòñÿ îðìóëîé1P̄ =TZT0U (t) · I(t) dt.√√Ïîëàãàÿ I(t) = I 2 cos Ωt, U (t) = U 2 cos(Ωt + ψ), ïîëó÷èì ïîñëåèíòåãðèðîâàíèÿ:PL = UL · I cos ψ = I 2 · rL .(5)Ñðåäíÿÿ ìîùíîñòü, âûäåëÿþùàÿñÿ â êàòóøêå ñàìîèíäóêöèè, îïðåäåëÿåòñÿ, òàêèì îáðàçîì, äåéñòâèòåëüíîé ÷àñòüþ å¼ èìïåäàíñà.àáîòà 3.2.259Àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè rL ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè âêëþ÷èòü å¼ â ïîñëåäîâàòåëüíûé êîëåáàòåëüíûé êîíòóð ñ èçâåñòíûìè ïàðàìåòðàìè ñîïðîòèâëåíèåì R è ¼ìêîñòüþ C (ðèñ.
2).  êîíòóðå, íàñòðîåííîì â ðåçîíàíñ íà ÷àñòîòó Ω âíåøíåãî èñòî÷íèêà (ñîáñòâåííàÿ÷àñòîòà êîíòóðà è âíåøíÿÿ ñîâïàäàþò: ω0 = Ω), ðåàêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ èíäóêòèâíîñòè è ¼ìêîñòè îäèíàêîâû:ω0 L =1.ω0 C(6)Îïðåäåëèâ êàêèì-ëèáî ýêñïåðèìåíòàëüíûì ñïîñîáîì äîáðîòíîñòü Qýòîãî êîíòóðà, ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïîëíîå ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà RΣâ ðåçîíàíñå, ïîñêîëüêóQ=ω0 L1=.RΣω0 C RΣ(7)åçîíàíñíîå ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà RΣ âêëþ÷àåò â ñåáÿ èçâåñòíîå ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà R è àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå êàòóøêè rL :RΣ = R + rL .(8)Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ èññëåäîâàíèÿçàêîíà Îìà â öåïè ïåðåìåííîãî òîêà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.
1. Öåïü, ñîñòîÿùàÿ èç ðåçèñòîðà R1 ≃ 100 Îì è êàòóøêè L ñ âûäâèæíûì ñåðäå÷íèêîì, ïîäêëþ÷åíà ê àâòîòðàíñîðìàòîðó, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå êîòîðîãî ìîæíî ìåíÿòü îò 0 äî 127 Â. Íàïðÿæåíèÿ íà êàæäîì èç ýëåìåíòîâè ñóììàðíîå íàïðÿæåíèå öåïè èçìåðÿþòñÿ òðåìÿ âîëüòìåòðàìè: VR , VLè VR+L . Àìïåðìåòð A èçìåðÿåò òîê â öåïè, à âàòòìåòð P ìîùíîñòü,âûäåëÿþùóþñÿ íà êàòóøêå.Âàòòìåòð ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé ñèñòåìû ñîñòîèò èç äâóõ êàòóøåê,îäíà èç êîòîðûõ âðàùàåòñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå äðóãîé, åñëè ÷åðåç íèõòå÷¼ò òîê. Òîêîâàÿ êàòóøêà âàòòìåòðà II ∗ âêëþ÷àåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî â èññëåäóåìóþ öåïü, à êàòóøêà íàïðÿæåíèé (ïîòåíöèàëüíàÿ) V V ∗ ïàðàëëåëüíî ê ýëåìåíòó, â êîòîðîì èçìåðÿåòñÿ âûäåëÿåìàÿ ìîùíîñòü.Äâà èç ÷åòûð¼õ çàæèìîâ âàòòìåòðà ïîìå÷åíû çâ¼çäî÷êîé (*).
Ýòèçàæèìû íàäî ñîåäèíèòü âìåñòå. Ïðåäåë èçìåðåíèé óñòàíàâëèâàåòñÿ ïðèïîìîùè ïåðåêëþ÷àòåëåé èëè øòåïñåëåé, êîòîðûå âñòàâëÿþòñÿ â ñîîòâåòñòâóþùèå ãí¼çäà: ïðîèçâåäåíèå öèð ïðîòèâ øòåïñåëÿ òîêîâîé êàòóøêè II ∗ è ïðîòèâ ïåðåêëþ÷àòåëÿ êàòóøêè íàïðÿæåíèé V V ∗ îïðåäåëÿåò ìîùíîñòü, ñîîòâåòñòâóþùóþ îòêëîíåíèþ ñòðåëêè íà âñþ øêàëó.Îòñ÷¼ò ìîùíîñòè âåä¼òñÿ ïî ëþáîé èç øêàë, îáîçíà÷åííûõ áóêâîé P .Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.60Ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿÀâòîòðàíñîðìàòîð1d2Îñöèëëîãðà3je Yd ∅∅ ∅20066????∅Y X∅∅Îáù.∅R2∅ ∅L, rLVΣAC VC ∅∅èñ. 2. Ñõåìà óñòàíîâêè äëÿ íàáëþäåíèÿ ðåçîíàíñà íàïðÿæåíèéÑõåìà óñòàíîâêè äëÿ èçó÷åíèÿ ðåçîíàíñà íàïðÿæåíèé èçîáðàæåíàíà ðèñ.
2. Ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåíû ðåçèñòîð R2 ≈ 5 Îì, êàòóøêà L èìàãàçèí ¼ìêîñòåé C . Àìïåðìåòð A èçìåðÿåò òîê â öåïè, âîëüòìåòð VC íàïðÿæåíèå íà ¼ìêîñòè, âîëüòìåòð VΣ ñóììàðíîå íàïðÿæåíèå íà êîíòóðå. åçîíàíñ ìîæíî çàèêñèðîâàòü ñ ïîìîùüþ îñöèëëîãðàà, åñëèïîäàòü íà âõîä X íàïðÿæåíèå ñ êîíòóðà, à íà âõîä Y íàïðÿæåíèå ñðåçèñòîðà R2 , ïðîïîðöèîíàëüíîå òîêó â öåïè.  îáùåì ñëó÷àå íà ýêðàíåâèäåí ýëëèïñ.
Ïðè ðåçîíàíñå ýëëèïñ âûðîæäàåòñÿ â ïðÿìóþ ëèíèþ.åçîíàíñíûå íàïðÿæåíèÿ íà êîíòóðå UΣ, ðåç è íà ¼ìêîñòè UC, ðåçðàâíû ñîîòâåòñòâåííîUΣ,ðåç= Iðåç RΣ , UC,ðåç=Iðåç.ΩC(9)Ñðàâíèâàÿ (7) è (9), ïîëó÷èìQ=UC,UΣ,ðåçðåç.(10)Ôîðìóëà (10) ïîêàçûâàåò, ÷òî äîáðîòíîñòü êîíòóðà ìîæåò áûòü íàéäåíà ïî èçìåðåííûì çíà÷åíèÿì íàïðÿæåíèé íà êîíòóðå è íà êîíäåíñàòîðåïðè ðåçîíàíñå. Çíàÿ äîáðîòíîñòü êîíòóðà è ¼ìêîñòü C , ìîæíî ðàññ÷èòàòü RΣ ïî îðìóëå (7), à çàòåì îïðåäåëèòü rL .ÇÀÄÀÍÈÅ61è îïðåäåëèòü ðåçîíàíñíûå õàðàêòåðèñòèêè êîíòóðà: äîáðîòíîñòü Q, ñîïðîòèâëåíèå êîíòóðà RΣ , ïàðàìåòðû êàòóøêè L è rL (ðèñ.
2).X g gY0 70àáîòà 3.2.2 ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü èíäóêòèâíîñòè L èñîïðîòèâëåíèÿ rL êàòóøêè îò ãëóáèíû ïîãðóæåíèÿ ñåðäå÷íèêà (ðèñ. 1)I. Çàêîí Îìà â öåïè ïåðåìåííîãî òîêà1. Óáåäèòåñü, ÷òî àâòîòðàíñîðìàòîð îòêëþ÷¼í îò ñåòè (òóìáëåð 1 â ïîëîæåíèè ¾Âûêë¿), à ïîëîæåíèå ðåãóëÿòîðà 3 ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîìó íàïðÿæåíèþ (êðàéíåå ëåâîå).
Ïåðåêëþ÷àòåëü ìîùíîñòè 2 óñòàíîâèòå â ïîëîæåíèå 500 Âò.2. Ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ. 1. Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñíèìèòå ñêëåìì 0127 Â. åîñòàò R1 ≈ 100 Îì ïîäêëþ÷èòå áåç äâèæêà. Ïðàâèëà ïîäêëþ÷åíèÿ âàòòìåòðà ñìîòðèòå â îïèñàíèè ýêñïåðèìåíòàëüíîéóñòàíîâêè.3. Óñòàíîâèòå ðàáî÷èå ïðåäåëû èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ: àìïåðìåòð 2,5 À, âîëüòìåòðû 150 Â, âàòòìåòð 25 Âò: ïåðåêëþ÷àòåëü êàòóøêèíàïðÿæåíèé U íà 100 Â, øòåïñåëü òîêîâîé êàòóøêè I íà 0,25 À.4. Óêàçàòåëü ïîëîæåíèÿ ñåðäå÷íèêà êàòóøêè L óñòàíîâèòå íà îòìåòêó x = 5 ìì (â ýòîì ïîëîæåíèè ñåðäå÷íèê ïî÷òè ïîëíîñòüþ ââåä¼í âêàòóøêó).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
