ФГОУ ВПО ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра общей физики
Лаборатория электричества и магнетизма
Лабораторная работа №5
Исследования сдвига фаз в цепи переменного тока
ФЭЛ-14
Тверь, 2013 г
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ СДВИГА ФАЗ В ЦЕП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Цель работы: изучение цепей переменного тока, экспериментальная оценка сдвига фаз между током и напряжением для цепи переменного тока с последовательно соединенным активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью.
Теоретическое описание.
Основные характеристики переменного электрического тока.
В технике большое распространение получил синусоидальный переменный ток, то есть ток, величина которого изменяется со временем по закону синуса или косинуса:
(1)
где - амплитуда тока, - фаза колебаний, - начальная фаза.
Мгновенными значениями силы тока i, напряжения u, ЭДС и мощности p в цепях переменного тока называют их значения в данный момент времени.
|
|
Амплитудными значениями силы тока Im, напряжения Um, ЭДС и мощности Pm в цепях переменного тока называют наибольшие мгновенные значения этих величин в случае синусоидального переменного тока за период.
Периодом T называется наименьший промежуток времени, через который переменный ток повторяет свои значения в той же самой последовательности (рис. 1).
Частотой переменного периодического тока называется величина обратная периоду: (2)
Циклической или круговой частотой называют величину:
(3)
Сила тока и напряжение переменного тока непрерывно изменяются по величине, поэтому возникла необходимость каким-либо образом сравнивать различные токи друг с другом. При этом необходимо использовать такое действие переменного тока, которое бы не зависело от его направления. В этом отношении наиболее удобным оказалось тепловое действие тока. Причём по тепловому действию тока можно сравнивать переменные токи с постоянными. В связи с этим возникло понятие эффективного значения переменного тока.
Для синусоидального тока рис. 1, получим:
(4)
Наличие реактивных сопротивлений в цепи переменного тока приводит к тому, что возникает разность фаз между изменениями напряжения и тока в цепи (то есть ток и напряжение не одновременно достигают своего максимального значения). Это обстоятельство значительно усложняет расчёты цепей переменного тока.
Сдвиг фаз в цепях переменного тока.