Задание 5. C элемент в линейной электрической цепи синусоидального тока

C элемент в линейной электрической цепи синусоидального тока. Используя аналитическое выражение источника ЭДС (данные из таблицы 2) собрать принципиальную электрическую схему с C элементом. Рассчитать мгновенное значение тока, напряжения, мощности, действующие комплексные значения тока, напряжения, мощности. Собрать схему эксперимента в Multisim, снять показания осциллографа (V_{RMS ,} V_peak, Т,(мс)_, f (Гц), Ψ_e (°), i(t), u(t), p(t)).

V_RMS = 219,858 В

V_peak, =310 В

f = 50 Гц,

Ψ_e =-120°

Т = 0,02 с

С= 5 нФ

Соотношение фазы тока и напряжения на конденсаторе

Реактивное емкостное сопротивление Ом

По закону Ома и

Рис. 5.1. Экспериментальная схема в Multisim.

Рис. 5.2. Показания осциллографа.

Анализируя мгновенную мощность в емкостном элементе

заключаем, что это знакопеременная функция времени, изменяющаяся в противофазе с реактивной индуктивностью мощностью PL

Среднее значение мощности Pc(t) за период рано нулю.

В ёмкостном элементе в первую очередь периода T напряжения Uc и ток Ic имеют разные знаки, это означает, что емкостной элемент в первую четверть возвращает накопленную электростатическую энергию источнику. Во вторую четверть периода ток и напряжение имеют одинаковое направление и следовательно конденсатор заряжается. В третьей четверти происходит вовзрат энергии, в четвертой зарядка конденстора энергией.

Вывод

Мы рассмотрели 3 случая задания значений источника ЭДС: V_RMS, V_peak, V_p-p;

во всех случаях показания вольтметра совпадают с V_{RMS ,} то есть оно показывает действующее значение напряжения U. Также мы рассчитали теоретически компоненты уравнения мгновенного напряжения и сверили их с показаниями осциллографа. Они сходятся с достаточно высокой точностью. Мы получили тригонометрические и комплексные уравнения u(t) и i(t) и построили по ним графики.

Мы научились переводить действующие значения E_m в амплитудное. Рассмотрели схемы с разными их значениями. Научились строить векторные диаграммы комплексных значений.