Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении

Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении.

Лабораторная работа 

Цель работы

1. Проверить практически и уяснить, какие физические явления происходят в цепи переменного тока.

2. Рассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи.

3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.

Теоретическое обоснование

При подведении к зажимам последовательно соединённых активного сопротивления R, индуктивности L и ёмкости C синусоидального напряжения U=UMsinWt и тока I=IMsin(Wt-U). Сдвиг фаз между напряжением и током определяется по формуле   , где XL=2fL, - соответственно индуктивное и ёмкостное сопротивления.

Действующее значение тока в цепи можно найти по закону Ома:



где - полное сопротивление цепи.

Если ХL>XC, то и U1>U2 - ток в этом случае отстаёт от напряжения в сети. В случае XL<XC и U1<U2 - ток  опережает напряжение. Когда X L=XC, то U1 =U2 – ток и напряжение совпадают по фазе.

Для цепи с последовательным соединением резистора, индуктивной катушки и конденсатора по измерянным значениям напряжения UR,UC, UK, U, тока I и активной мощности Р можно определить параметры цепи. Сопротивление резистора , ёмкостное сопротивление . Определив ХС и зная промышленную частоту тока f = 50 Гц, можно найти мощность конденсатора 

Параметры катушки определяются из формулы XL=2fL

Определяем индуктивность катушки .



Оборудование:

Блок питания.

Стенд для измерения активного и реактивного сопротивлений.

Щит приборный №1.

Ход работы

Подключить блок питания к стенду.

Собрать схему, подключив приборы, соединительными проводами.

Включив тумблер на стенде, подаём напряжение на схему. 

Ставим перемычку на дроссель, замеряем напряжение на резисторе и конденсаторе.

Ставим перемычку на конденсатор, замеряем напряжение на резисторе и дросселе.

Замеряем напряжение в схеме при последовательном соединении резистора конденсатора и дросселя, на каждом элементе.

Результаты опытов занести в таблицу, схемы исследований







Данные изменений

Результаты измерений

I

U1

U2

Uобщ

Xc

R

Z

0,44

210

22

211

50

477,3

480



; ; 







Данные изменений

Результаты измерений

I

U1

U2

Uобщ

XL

R

Z

0,42

210

632

666

1505

500

1586

; ; ; 









Данные изменений

Результаты измерений

I

U1

U2

U3

Uобщ

XL

XC

R

Z

C

L

1

200

50

150

224

150

50

200

224

0,16

0,48



; ; ; ; ; 

; 



Вывод

С помощью данной лабораторной работы овладели навыками подключения простейших электрических схем для переменного тока (активное, ёмкостное, индуктивное и реактивное сопротивление), научились  строить векторные диаграммы, пользоваться  измерительными приборами.

Ответы  на контрольные вопросы

Сдвиг фаз между током и напряжением зависит от наличия в ней индуктивного и ёмкостного сопротивления.

В цепи переменного тока полное сопротивление можно рассчитать, из треугольников сопротивлений, по формулам: ; ; .

Зная ёмкостное и индуктивное сопротивления, частоту тока и силу тока ёмкость и индуктивность можно определить по формулам:  ; .