Лабораторная работа2. Электрические цепи при гармоническом воздействии Цель работы

• Название: Электрические цепи при гармоническом воздействии Цель работы
• Дата: 01.02.2022
• Размер: 467.52 Kb.
• Имя файла: Лабораторная работа2.docx
• Тип: Учебник; #348249

Электрические цепи при гармоническом воздействии

1. 
   Цель работы:
   

Изучение электрических цепей, содержащих резисторы R, индуктивности L и емкости С при гармоническом (синусоидальном) воздействии

2. 
   Подготовка к выполнению работы
   

При подготовке к работе необходимо изучить поведение R, L, C при различных способах включения (последовательное, параллельное, смешанное – глава 3 электронного учебника).

3. 
   Экспериментальная часть
   

1. 
   Соберем схему последовательной RL-цепи(рисунок 2.1а, 2.1б) в программе Electronics Workbench
   

Рисунок 2.1а



Рисунок 2.1 б

2. 
   Установим значения:
   

сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);

R =100+8*10=180 (Ом)

Индуктивности L=2 мГн.

2. 
   Установим Е=10 В и частоту f=5 кГц. . Контроль напряжения осуществляется вольтметром, подключенным к точкам 1 и 3.
   

3.4 Измерим вольтметром напряжения на резисторе U_R и катушке индуктивности и запишем показания в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

	E	UR	UL	IR	IL
f=5 кГц	В	В	В	мА	мА
	10	9,429	3,334	52,39	52,39
f=10 кГц	10	8,163	5,775	45,36	45,36

При правильном измерении должно выполняться равенство
,
т.к. и сдвинуты по фазе на 90 (на ).

Сопротивление на индуктивности:


Определим по закону Ома ток в резисторе и катушке:


т.к. R и L соединены последовательно

_{Сравнивая между собой результаты расчета тока и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.}

5. 
   Увеличим частоту f в два раза (т.е. установим f=10 кГц) и произведем все измерения и расчеты по п. 3.4. Данные измерений занесем в таблицу 2.1.
   

Сопротивление на индуктивности увеличилось в 2 раза:

Определим по закону Ома ток в резисторе и катушке:


т.к. R и L соединены последовательно
_{Сравнивая между собой результаты расчета тока и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.}

Теоретический расчет тока и напряжений на частоте 5 кГц









Векторная диаграмма токов и напряжений

5. 
   Соберем схему последовательной RC-цепи (рисунки 2.2а, 2.2б). Установим значения:
   

сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);

R =100+8*10=180 (Ом)

емкости С=100 нФ;

частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3.



Рисунок 2.2а



Рисунок 2.2б

5. 
   Произведем измерения напряжений U_R и U_C и расчет тока в цепи на частотах f=5 кГц иf=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные измерений и расчетов занесем в таблицу 2.2.
   

Таблица 2.2

	E	UR	UС	IR	IС
f=5 кГц	В	В	В	мА	мА
	10	4,969	8,678	27,61	27,61
f=10 кГц	10	7,533	6,578	41,86	41,86

При правильном измерении должно выполняться равенство
,
т.к. и U_C сдвинуты по фазе на 90 (на ).


Сопротивление на емкости:


Определим по закону Ома ток в резисторе и емкости:


т.к. R и С соединены последовательно

_{Сравнивая между собой результаты расчета тока и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.}

Увеличим частоту f в два раза (т.е. установим f=10 кГц).





Сопротивление на емкости уменьшилось в 2 раза:


Определим по закону Ома ток в резисторе и емкости:


т.к. R и С соединены последовательно

_{Сравнивая между собой результаты расчета тока и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.}

Теоретический расчет тока и напряжений на частоте 5 кГц









Векторная диаграмма токов и напряжений

5. 
   Соберем схему RLC-цепи (рисунок 2.3а, 2.3б), включив последовательно в схему предыдущего опыта катушку индуктивности L=2мГн. Установим частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3.
   

Рисунок 2.3а



Рисунок 2.3б

5. 
   Произведем измерения напряжений U_R, U_L и U_C и расчет тока в цепи на частотах f=5 кГц иf=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные измерений и расчетов занесем в таблицу 2.3.
   

Таблица 2.3

	E	UR	UL	UС	IR	IС	IL
f=5 кГц	В	В	В	В	мА	мА	мА
	10	5,834	2,063	10,18	32,41	32,41	32,41
f=10кГц	10	9,865	6,976	8,609	54,81	54,81	54,81

В данной цепи





Сопротивление на индуктивности:

Сопротивление на емкости:



Определим по закону Ома ток в резисторе, емкости и катушке:




т.к. R,С и L соединены последовательно

_{Сравнивая между собой результаты расчета токов и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.}

Увеличим частоту f в два раза (т.е. установим f=10 кГц).







Сопротивление на индуктивности увеличилось в 2 раза:

Сопротивление на емкости уменьшилось в 2 раза:


Определим по закону Ома ток в резисторе, емкости и катушке:




т.к. R,С и L соединены последовательно

<sub>Сравнивая между собой результаты расчета токов и показания амперметра, можно сделать вывод, что они совпадают с погрешностью не более 2%.

При изменении частоты источника синусоидального напряжения изменяются сопротивления индуктивности и емкости. Это приводит к изменению значения эквивалентного сопротивления цепи. Т.к. сопротивление цепи изменилось, изменяется ток в цепи. Изменения тока и сопротивлений индуктивности и емкости приводят к изменению падения напряжений на элементах цепи.</sub>

Теоретический расчет тока и напряжений на частоте 5 кГц











Векторная диаграмма токов и напряжений