Основные характеристики переменного электрического тока

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 I_m, напряжения U_m, ЭДС и мощности P_m 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.