Лабораторная работа № 8. Исследование последовательной цепи синусоидального тока

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение амплитудных и фазовых соотношений в последовательной цепи, содержащей резистор, конденсатор и индуктивную катушку.

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

2.1. На рис.1. изображена схема последовательного соединения элементов цепи синусоидального тока

Рис.1. Схема последовательного соединения элементов

Напряжение равно векторной сумме напряжений на элементах цепи:

. Здесь ; ; , поэтому .

Отсюда следует соотношение между действующими значениями тока и напряжения:

.

Комплексное сопротивление цепи

, а ее полное сопротивление

.

При частоте наступает режим резонанса, т.е. режим, при котором ток и напряжение на входе цепи совпадают по фазе, а реактивная часть входного сопротивления равна нулю. В последовательной цепи этот режим называется резонансом напряжений. Векторные диаграммы цепи при различных частотах приведены на рис 2.

Рис. 2. Векторные диаграммы цепи при различных частотах

Из векторных диаграмм видно, что при частотах, отличных от резонансной, угол можно найти по формуле

,

где - напряжение на элементах L и C (т.е. между точками b и d на рис. 1).

2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

3.1. Исходные данные в таблицах и на схемах рис. 3 – 5.

3.2 По исходным данным определить напряжения на элементах и ток в цепи.

3.3. Для случаев RC, RL, RLC построить векторные диаграммы.

3.4. Определить активную, реактивную и полную мощности исходных схем.

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

4.1. Изучить описание работы.

4.2. Подготовить бланк отчета и предварительное домашнее задание и миллиметровую бумагу для снятия осциллограмм.

4.3. Собрать схему.

4.4. Подключить приборы.

4.5. Установить частоту и действующее значение и фазу сигнала генератора.

4.6. Установить необходимые значения сопротивлений.

4.7. Снять показания приборов, определить фазу напряжения и тока.

4.8. Сравнить с расчетными, сделать выводы по каждой из схем.

4.9. Зарисовать показания осциллографа, сделать выводы.

4.10. Сделать вывод по работе

Рис. 3. Схема исследования RC- цепочки

Исходные данные к экспериментальной схеме: U=10В,f=50Гц

Гр
C(µF)				0,3
R1(кОм)	0,5		0,6		0,5		1,5	2,2
R2(кОм)	0,1	0,8	0,03		0,1	1,5	0,5	0,8

Рис.4. Схема исследования RL-цепочки

Исходные данные к экспериментальной схеме: U=10В, f=50Гц

гр
L,Гн		1,5			3,5		4,5
R1(кОм)	0,2	0,4	0,6	0,8			1,5
R2(кОм)	0,1	0,1	0,4	0,5

Рис.5. Схема исследования RLC - цепочки

Исходные данные к экспериментальной схеме: U=10В, f=50Гц

Гр
L(Гн)					0,1	0,5	0,3	0,2
C (µF)
R1(кОм)	0,5	0,8			0,4	0,2	0,15	0,3
R2(кОм)	0,5	0,2	0,3	0,5	0,4	0,1	0,05	0,2

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Полное сопротивление при последовательном соединение RLC элементов.

5.2. Модуль полного сопротивления при последовательном соединении RLC элементов.

5.3. Фаза полного сопротивления при последовательном соединении RLC элементов.

5.4. Формула Эйлера.

5.5. Как перевести значение тока из комплексной формы в показательную и наоборот.

5.6. Что называется резонансным режимом цепи синусоидального тока?

5.7. В цепи, изображенной на рис.1, В, В, В. Чему равны напряжение U и угол w?