 |
Обработка результатов измерений
|
|
|
|
Опыт 1
1. По результатам опыта постройте две векторные диаграммы в одной системе координат. Для этого достаточно построить треугольник по трём сторонам с помощью циркуля и линейки. Начальную фазу гармонической ЭДС генератора положите равной нулю. На диаграммы нанесите векторы токов. Значение тока в цепи найдите по закону Ома (применяя его для резистора R).
2. Объясните различие диаграмм. По диаграммам определите значения коэффициента мощности. Вычислите значения активной, реактивной и полной мощностей цепи.
3. Вычислите значение ёмкости С конденсатора, используя выражение для емкостного сопротивления и результаты измерений в опыте 1б, и сравните полученное значение с номинальным, указанным на корпусе конденсатора.
Опыт 2
4. По результатам измерений в опыте 2 построить графики зависимостей K C(f)= U C(f)/ E и K R(f)= U R(f)/ E (амплитудо-частотная характеристика, или АЧХ).
5. Для значения частоты f 1 = 1/(2∙π∙R∙C) вычислить теоретические значения K (f 1). Результаты вычислений нанести на графики, построенные в п.4.
6. Для частоты f 1 построить векторную диаграмму, используя графики АЧХ. Объяснить её отличия от диаграмм, построенных в п.1.
Контрольные вопросы
1. Объясните, почему и насколько напряжение на резисторе опережает по фазе напряжение на конденсаторе последовательной RC – цепи.
2. Объясните, почему при увеличении частоты ток в RC - цепи увеличивается, а напряжение на конденсаторе - уменьшается.
3. Объясните, почему на частоте f 1 = 1/(2∙π∙R∙C) напряжения на элементах RC - цепи равны по модулю.
4. Обоснуйте величину разности начальных фаз тока и напряжения для идеального конденсатора.
5. Поясните суть построения векторной диаграммы RC - цепи по показаниям вольтметра.
|
|
|
6. Поясните, как экспериментально оценить разность начальных фаз между током в RC - цепи и ЭДС без применения осциллографа или фазометра.
7. Дайте определение понятия коэффициента мощности. Приведите соотношения для определения активной, реактивной и полной мощностей комплексной нагрузки.
Лабораторная работа N 5
«Изучение RL -цепи под действием источника
гармонического напряжения»
Цель работы:
· изучение цепей гармонического тока, содержащих реактивные элементы;
· приобретение навыков анализа RL – цепи с помощью электронного осциллографа и вольтметра;
· знакомство с векторными диаграммами и частотными характеристиками RL – цепи.
Схема цепи изображена на рис. 8. Цепь состоит из соединённых последовательно резистора R и катушки индуктивности L, которые подключены к источнику гармонической ЭДС, имеющей вид:
Рис. 8. Схема цепи
Под воздействием этой ЭДС в цепи протекает гармонический ток. Напряжение uL(t) на идеальной индуктивности при любом значении частоты ω опережает по фазе ток iL(t) на 90˚, так как эти величины связаны между собой известным соотношением:
Цепи, содержащие индуктивность, находят широкое применение в электротехнических и электронных устройствах (обмотки электрических машин, дроссели, трансформаторы, корректирующие цепи, различные фильтры и многие другие).
Программа
Работа состоит из двух опытов. В первом из них Вы оцените влияние резистора на распределение напряжений в цепи; научитесь строить векторные диаграммы по показаниям вольтметра. Во втором опыте Вы познакомитесь с частотными характеристиками RL - цепи.
Опыт 1
Порядок выполнения работы
1. Собрать цепь, изображённую на рис. 8. Номинальные параметры резистора R и катушки индуктивности L выбираются в соответствии с таблицей 8. Сопротивление резистора R измерить мультиметром до установки его в наборную панель. В качестве источника колебаний использовать генератор гармонического напряжения из лабораторного блока.
|
|
|
Таблица 8
| подгруппа/ бригада | Em В | f Гц | L мГн | R, кОм | |
| Опыт 1а | Опыт 1б | ||||
| 1 / 1 | 6,0 | 0,22 | 1,0 | ||
| 1 / 2 | 10,0 | 1,00 | 4,7 | ||
| 1 / 3 | 8,0 | 0,33 | 2,2 | ||
| 1 / 4 | 10,0 | 0,68 | 2,2 | ||
| 2 / 1 | 6,0 | 0,47 | 2,2 | ||
| 2 / 2 | 8,0 | 0,47 | 2,2 | ||
| 2 / 3 | 6,0 | 0,68 | 4,7 | ||
| 2 / 4 | 10,0 | 0,33 | 2,2 |
2. Подключить генератор к цепи и установить заданные амплитуду ЭДС E m частоту f и (табл. 8), вращая ручки "Амплитуда" и "Частота". Переключатель режима работы должен стоять в положении " ~ " (синусоидальная форма напряжения). Амплитуду ЭДС E m контролировать по осциллографу или вольтметру, частоту – по встроенному в генератор частотомеру.
3. Подключить электронный осциллограф GOS -620 к резистору и катушке индуктивности
в строгом соответствии со схемой (см. рис. 8).
4. Пригласить преподавателя для проверки цепи и уточнения задания.
5. Определить по осциллографу разность начальных фаз наблюдаемых напряжений. Не забывайте, что по второму каналу осциллограф воспроизводит напряжение на катушке индуктивности со знаком " – " (см. рис. 8). Поэтому для упрощения измерений следует нажать кнопку " Inv " (инверсия, или дополнительный фазовый сдвиг на π) на панели второго канала, что приведёт к повторной инверсии сигнала. Осциллограммы зарисовать или сфотографировать.
6. На электронном вольтметре установить переключатели пределов измерений обоих каналов в положение "30 В" и подключить оба канала вольтметра к резистору и катушке (см. рис. 8). Измерить напряжения на резисторе и катушке, результаты занести в протокол. Пределы измерений по каждому каналу следует выбирать такие, чтобы отклонение стрелки было не менее трети всей шкалы.
7. Установить резистор R с номинальным значением, указанным в столбце "Опыт 1б" табл. 8. Сопротивление резистора R измерить мультиметром до установки его в наборную панель. Повторить измерения напряжений на элементах и разности фаз (аналогично п.п. 5 и 6).
8. Проверить результаты измерений ЭДС и напряжений на элементах цепи (по п.п. 6 и 7), используя второе правило Кирхгофа (для действующих, или средних квадратических значений).
|
|
|
Опыт 2
|
|
|
