Порядок выполнения работы. Экспериментальное исследование и закрепление основных положений резонансных явлений в линейных цепях переменного тока

Цель работы

Экспериментальное исследование и закрепление основных положений резонансных явлений в линейных цепях переменного тока.

Описание лабораторной установки

Схема установки показана на рисунке 2.1.

	S12

L6

N

A

T1

Рисунок 2.1

Питание осуществляется от трансформатора Т1. Напряжение питания подается выключателем S12. Величина емкости С1 изменяется дискретно. Индуктивность L6 представляет собой реальную катушку и, поэтому обладает также собственным активным сопротивлением .

Порядок выполнения работы

3.1 Собрали схему на рисунке 2.1. Рассчитали параметры катушки индуктивности и на основании показаний приборов и занесли в таблицу 3.1.

Напряжение питания в опыте задали равным .

Таблица 3.1

Измерено	Рассчитано
	0,28		178,6	76,5	161,4		0,51

3.2 Исследовали резонанс напряжений при последовательном соединении катушки и конденсатора по схеме на рисунке 3.1.

С1

L6

N

A

S12

T1

Рисунок 3.1

Для этого поддерживали напряжение на входе , изменяя величину емкости от до . Таким образом сняли 6 точек.

Полученные результаты занесли в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

№ опыта	Задано	Измерено	Рассчитано
			0,15			2,5	0,50
			0,40		58,5		0,83
			0,40	66,5		11,5	0,95
			0,44				0,98
			0,43	51,3	60,2	12,5	0,96

Экспериментально нашли, что ток достигает максимума при , т.е. угол сдвига фаз . При резонансе .

Расчетные результаты показывают:

Построили векторные диаграммы тока и напряжений для трех режимов цепи на рисунках 3.2-3.4: резонансного (), до ( и после () соответственно. Масштаб для напряжений , токов - .

Рисунок 3.2 Рисунок 3.3

Рисунок 3.4

3.3 Исследовали резонанс токов при параллельном соединении катушки и конденсатора по схеме на рисунке 3.5.

	S12

С1

N

T1

A

L6

Рисунок 3.5

Поддерживая напряжение на входе , изменяли величину емкости от до . Таким образом сняли 6 точек. Результаты занесли в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

№ опыта	Задано	Измерено	Рассчитано
			0,47		0,47		0,45
			0,40	0,07	0,47		0,67
			0,34	0,15	0,48		0,67
			0,26	0,35	0,49		0,98
			0,25	0,40	0,49		0,97
			0,27	0,48	0,48		0,94

Экспериментально ток достигает минимума при . Построили векторные диаграммы тока и напряжений для трех режимов цепи на рисунках 3.6-3.8: резонансного (), до ( и после () соответственно. Масштаб для напряжений , токов –

.

Рисунок 3.6 Рисунок 3.7

Рисунок 3.8

Вывод

В ходе выполнения работы мы экспериментально убедились, что в электрических цепях переменного тока, содержащих емкостные и индуктивные элементы, при определенных условиях возникает резонанс. При этом ток и напряжение на зажимах цепи совпадает по фазе. Если элементы , и соединить последовательно то возможен резонанс напряжений, а при параллельном –токов. В таких режимах происходит обмен энергией между магнитным полем катушки индуктивности и электрическим полем конденсатора.