Лабораторный практикум по курсу ФИЗИКА раздел Электричество и магнетизм (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Лабораторный практикум по курсу Общая физика. Электричество и магнетизм (2012)), страница 3

При обработке результатов измерений надо помнить, что й,, Я и К зависят ат напряжений. Поэтому все вычисления надо производить а окрестности определенного значения У„. О Рис. 7. Определение внутреннего сопротивления лампы с помощью семейства сеточных характеристик. Контрольные вопросы. 1: Как изменятся характеристики триода при изменении напряжения накала нити, подогреващщей катод? 2. Почему работа лампы с положительным напряжением на сетке (относительно катода) не используется на практике? 3. Как изменится анодный ток, если сетку отсоединить от схемы? Каким образом можно определить потенциал изолированной сетки (относительно катода) с помощью сеточных характеристик? Почему для б д * рь Ылииыы ответов на эти воп осы екомен ется л ове ить экспе иментально на х~Вж.иуыи"— ': 4.

Б некоторых 'лампах (тетродах, пентодах) между управляющей сеткой и анодом иногда вводят еще две сетки: экранную и антидинатроиную Какова нх роль? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 ЙРОВКРКА ЗАКОНА ОМА ДЛЯ ПКРМКИНОГО ТОКА, измкркник мо1цностн пкркмкнноГо токА и сдвнГА ФАЗ Цель работы. Изучение зависимости между током и напряхсением в цепи переменного тока, измерение емкости коэффициента самоиндукции, мощности и сдвига фаз между током и напряжением. Теория.

1. Рассмотрим участок цепи„состоящий из сопротивления ( ), по которому течет ток ()=; ' (1) Применяя закон Ома к переменному току и напряжению, найдем напряжение на сопротивлении и„(л)=1(л) =; 1 щг. (2) Таким образом, амплитудное (максимальное) значение напряжения есть с'о 'аг (3) и сдвиг фаз между током и напряжением на сопротивлении равен нулю. Гармонические колебания удобно изобралсать с помощью Если вектор (а) равномерно вращать с угловой скоростью 1(ал) вокруг его начала, то проекция вектора на ось (Х) будет соответствоватыармоническому колебанию х(Л)= асозалг, а проекция на ось (У) — колебанию у(л) = аз(пал .

Длина вектора (а) определяет амплитуду колебаний, а угол ((л) мщкду вектором (а) н осью (х) — фазу колеоания са(л)=газ (рис,1). Векторные диаграммы удобно использовать при сложенлллл нескольких гармонических колебаний частоты. Пусть вектор а, соответствует первому колебанио, начальную фазу которого будем считать равной а,, то есть х,(л)=а, соз(щс+а,). Вектор а, изображает второе колебание с начальной фазой а„то есть х, =а,соз(ел+а,) (рис.2), где (х, +х,) — сумма двух ссолебанийл, Сумма проекций двух векторов равна проекции суммы этих векторов. Поэтому вектор а = а, + ая определяет результирующее колебание, Таким образом, сложение нескольких колебаний сводится к сложению соответствулощнх нм векторов.

Х1 Рис. 2. Сложение колебаний. Рисй. Векторная диаграмма. Возвращаясь к колебаниям тока и напряжения, начертим векторную диаграмму для случая чисто омического сопротивления (г). Осью диаграммы будем считать ось токов (рис. 3). У., =10у оаь токоа Рис. 3. Векторная диаграмма напряжения на сопротивлении. Вектор напряжения (Ц„) направлен вдоль осн токов, так как сдвиг фаз равен нулю. Длина зтого вектора равна амплитудному значению напряжения У„.= ~.г П. Рассмотри участок цепи, содержащий только конденсатор емкости (С). Боли ток через конденсатор (С) равен ~(~) = юс з1п ня, то напряжение на нем равно д(г) Е, К,, ( л1 С,.(г)= — =- — 'совая = — 'з1п ал- — .

аС глС Из (4) следует, что амплитудное значение напряжения аа конденсаторе равно 11 с (5) аС Сравнивая это выражение с законом Ома для участка цепи постоянного тока, видим, что величина 1~..1= играет роль емкостного сопротивления. Сдвиг фаз между напряжением У (з) и током равен — —, то Я 2 есть напряжение на конденсаторе отстает от тока по фазе на ', что ж 2 изображено на рис.

4. У я аС Рис. 4, Векторная диаграмма напряжения на конденсаторе. 111. Если участок цепи содержит только индуктивность (Е), то напряжение У (1) можно найти следующим образом (рис. 5): С ь(г) = -л„м = Ь вЂ” = (,айсоз пя = (,шИ1п па+ — 1 й . Г гг') (7) Из выражения (7) следует, что сдвиг фаз между током и напряжением на индуктивности равен —, то есть напряжением на и 2 индуктивности опережает ток на, Амплитудное значение У' 2 напряжения (ась "оа~. а, следовательно, величина )2,) = а(. играет роль индуктивного сопротивления. гг/2 Рнс. 5. Векторная диаграмма напряжения на индуктивности. Рассмотрйм электрическую цепь представленную на рис.

б. и Г Рнс. 6. Последователыгое включение г, С, В. Вданном случае т — г+; азй =Х+1 1 1 агС ' Как показано выше, модуль импеданса (10) Аргумент импеданса, определяющий фазовый сдвиг (цг) между тохом и напряжением в цепи, равен У гаС - 1ггагС цг = агсгя — = агсгй Х Г Векторная диаграмма дяя токов и напряжений рассматриваемой цепи показана на рис. 7. Ум = 1яогй,и, У „, =!„(сой — ~/шС) 0 ьтоног 11гс = гг 7гсС Рис.

7. Векторная диаграмма для цепи рис,о, 13 0 — результирующая амплитуда напряжения аа реактивных со элементах цепи. Соотношения 110), >11) могли быть получены и нз векторной диаграммы .рис.7. Однако достоинством символического метода является возможность расчета сопротивлений сложных цепей переменного тока без необходимости построения векторных диаграмм. Следует отметить, что приборы переменного тока измеряют эффективные значения, а не амплитудные.

Э > ективное значение (> ) переменного тока 1(г) количественно равно такому значению постоянного тока (>'... ), при прохождении которого через сопротивление (г) происходит выделение тепла Джоуля-Ленца такое же, как н при прохождении через г переменного тока >(г), Приравнивая тепло, выделенное в сопротивлении (г) постоянным и переменным токами за время, равное одному периоду (Т), наидем г > .2 7 >,аогТ = )> (>)гс> = )>ауз)п Охг>> =в 2 о о следовательно, >12) >16) Упрахкнеиве 1. Йзмереиие емкости конденсатора. 1.

Собрать цепь по схеме рнс. 8. 113) э>2 Аналогично 17 о ьо /'" Очевидно, что для эффективных значений справедливы те жс соотношения, что и для амплитудных значений Н- —."=Р > а-> а>* 11б) >, „, Вычислим среднюю мощность переменного тока за период г Р = — ')>ЯИ(>)1> = — )>оУ> ыпскэ>п(пи+ а>)>1> =>ао0„,, созо>- о о Видно, что мощность переменного тока определяется не толь><о значениями тока и направления, но и сдвигом фаз (ц>) меяСцу ними.

1. При подготовке к работе схемы измерения емкости переключатель приборов установить в следующие положения: р р~р>3->>8. П р > р «д р выведена до отказа влево, Переключатель пределов выходного напряжения установлен в положение 5 В. Множитель частоты установлен в положение Х1> Регулятор частоты — 'в положение 25 Гц. ирр>,рр.»р р рр Г/ -; Н,Ч..

г)рреключатель пределов измерения — в положение 10 В. Вольтампе мет В7-5В. Одновременно нажаты кнопки - и пзА. Кнопочный переключатель пределов установлен в положение 2 лчА . Рис. 8. Схема измерения емкости. 2. Плавным регулятором выхода генератора ГЗ-118 установить напряжение на емкости (С) в пределах 2-:ЗВ. Измерить ток в цепи прн частоте 7 =25Г>/. Не меняя выходного напряжения генератора произвести измерения тока 1 в цепи также иа частотах 50, 100, 150 и 200 Гц, Указанные измерения произвести для трех емкостей С,, С,, С,.

3. Построить по результатам измерений график зависимости ~г,ф = —,"" ° 1, // „— напрямсенне на конденсаторе, / — ток через конденсатор ав (аффективные значения, измеряемые приборами В7-5 В/А). 4. Рассчитать величину емкости С вЂ” ' для всех 1 г~ Ь',ав использованных значений частоты генератора (для измеренных емкостей ффС,). Окончательные значения емкостей определить усреднением результатов расчета для каждого конденсатора.

20 Упражнение 2. Измерение индуктивиости. 1, Собрать схему по рис, 9. Подготовка приборов к работе аналогична, описанной в упражнении 1. Рис. 9. Схема измерения Ь. 2. Измерить эффективные напряжения и токи в цепи на частотах 1' =25, 50, 100, 150, 200 Гц. 3, Построить график зависимости ~Х Я . В данном случае сопротивление катушки индуктивности ~.о1- —,*""=,с '1 г эеа где г — омическое сопротивление катушки постоянному току. 4. Записав два уравнения для Рм и х, „соответствующих разным частотам (у,, Г' ), получим расчетные выражения для индуктивности (Х,) и омического сопротивления (г) юмеряемой катушки. 1 )Л„(' — (2., ~' 2уг л„,!' -'-к -)г„!' (17) 5.