Порядок выполнения работы.
В работе используются электроизмерительные приборы: генератор ГЗ-112, вольтметр ВЗ-38, осциллограф С1-93.
Собрать электрическую схему изображенную на рис.5
С |
L |
Осциллограф 1 2 |
I |
UГ |
~ |
V |
R |
Рис.5. Принципиальная электрическая схема эксперимента с последовательным соединением R, L, C.
Включить электроизмерительные приборы, установить на генераторе синусоидальных колебаний подсчитанную частоту и заданное напряжение, подключив сигнальный провод вольтметра к сигнальному выходу генератора. Заполнить таблицу 3.
Таблица 3.
Параметр | UR | UC | UL | |
Измерение | U | |||
φ | ||||
Расчет | U | |||
φ |
Для измерения напряжения на элементе и его фазового сдвига относительно входного напряжения необходимо элемент подключить к общему проводу. На схеме рис.5. измеряется UR и φR= φI – фаза тока относительно входного напряжения UГ. Вольтметр показывает действующее значение UR. Измерение фазового сдвига производиться двухлучевым осциллографом, который необходимо подготовить к измерениям. На экране осциллографа два синусоидальных колебания рис.6. Установить синхронизацию по 2 каналу. Начало развертки лучей установить на самое левое деление экрана, ручкой ↔ право-лево, ручками каналов ↕ вверх-вниз установить лучи каналов на центр экрана. Ручками чувствительность каналов установить примерно одинаковые амплитуды сигналов по каналам (2-3 клетки). Ручкой «развертка» установить полпериода сигнала равным 9 клеткам по горизонтали, каждая клетка будет соответствовать 20° сдвига фаз.
U |
t |
Рис.6. Экран осциллографа при измерении фазового сдвига сигналов.
Кривая 2 отстает от кривой 1 на - 430, сигнал 3 опережает на 600 опорный сигнал 1 (фаза отстающего сигнала берется с минусом, опережающего с плюсом). Опорный сигнал UГ подается на 2 канал осциллографа это сигнал 1 на рисунке, им осуществляется синхронизация картинки на экране.
Для измерения UC и ϕC, R и C меняются местами в схеме. При измерении UL -индуктивность подключается к измерительным приборам, причем последовательное подключение элементов остается.
Построить векторную диаграмму сигналов приведенных в таблице 3. За базовое направление выбираем направление вектора тока (ток во всех элементах цепи одинаков), откладываем UR по горизонтальной оси, это означает ϕR= ϕI= 0 (помним что в таблице ϕR= ϕI не равно 0). Откладываем вектора UL, UC алгебраически складывая соответствующие фазы с фазой UR.. Фаза напряжения на индуктивности опережает фазу тока на 90° градусов, а фаза напряжения на конденсаторе отстает от фазы тока на 90° градусов. На векторную диаграмму могут влиять активные сопротивления катушки индуктивности и емкости.