Порядок проведения работы Задание

Снимите экспериментально внешнюю характеристику и зависимость КПД от тока трансформатора, нагруженного на активное сопротивление.

Порядок выполнения эксперимента

• Соберите трансформатор с числом витков W₁ = 300, W₂ = 100, 300 или 900 по ука­занию преподавателя.

• Соберите цепь по схеме (рис. 25.1).

Рис.25.1

• Изменяя сопротивление нагрузки, как указано в табл. 25.1, сделайте измерения U2, I₂ и Р₁,

• рассчитайте Р₂ = U₂×I₂, I₂ / I_2HOM, U₂ / U_2HOM, КПД и постройте графики на рис. 25.2. (Номинальные параметры обмоток указаны в табл. 25.1)

Таблица 25.1

Rн, Ом	U2, В	I2, мА	Р1, мВт	Р2, мВт			КПД
х.х.
330
220
100
47
22

Примечание: В табл. 25.1 указаны значения сопротивлений R_н для случая, ко­гда W₁ = W₂ = 300 витков. При W₂ =900 витков их надо увеличить, а при

W₂ = 100 - уменьшить в 10 раз. Поскольку в наборе нет сопротивлений меньше 10 Ом, можно использовать в качестве активных сопротивлений катушки трансформаторов (без сердечника). Их сопротивления указаны в табл. 25.2.

Таблица 25.2

Число витков в катушке, W	Активное сопротивление, Rн, Ом
100	0,9
300	4,8
900	37

Контрольные вопросы

1. Что называется коэффициентом трансформации?

2. Какой трансформатор называют идеальным?

3. Параметры реж

Рис. 25.2

Контрольные вопросы

1. Что называется внешней характери­стикой трансформатора?

2. При каких условиях КПД трансформатора максимальное?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 26

Последовательное и параллельное соединения конденсаторов

Цель работы: 1. Определить эквивалентную ёмкость батареи конденсаторов при параллельном и последовательном соединении конденсаторов на основании результатов измерений.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

знать: - формулы для определения эквивалентной ёмкости

уметь: - собирать электрические цепи по схемам;

- производить измерения тока и напряжения при помощи мульти

метра;

- производить расчёт эквивалентной ёмкости батареи конденса-

торов при параллельном и последовательном соединении на

основании результатов измерений.

Оборудование: лабораторный стенд.

Краткие теоретические сведения

При параллельном соединении конденсаторов (рис.26.1) эквивалентная емкость цепи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:

С_э = С₁ + С₂ + Сз +….

Рис. 26.1 Рис. 26.2

Токи в параллельных ветвях (конденсаторах) пропорциональны соответствующим емкостям, причем сумма токов ветвей равна общему току цепи I. Напряжения на всех конденсаторах одинаковы и равны U.

Когда несколько конденсаторов соединены последовательно, эквивалентная емкость цепи меньше емкости наименьшего конденсатора. Вычисляется она по формуле:

С_э = 1/(1/C₁ + 1/С₂ + 1/Сз +...)

Если последовательно соединено 2 конденсатора, общая емкость равна

С_э = C₁С₂ /(С, + С₂).

Падения напряжения на отдельных конденсаторах обратно пропорциональны соот­ветствующим емкостям и их сумма равна общему напряжению ΣU Ток в любой точке последовательной цепи с конденсаторами один и тот же.

Порядок проведения работы

Задание

Убедитесь путем измерения тока и напряжения, что при последовательном соедине­нии конденсаторов общая емкость цепи меньше емкости наименьшего конденсатора а при параллельном соединении равна сумме ёмкостей.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь с параллельным соединением конденсаторов (рис. 26.3) и подсоеди­ните регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами

U_m = 10 В и f = 1 кГц

• Для измерения токов одним прибором вставьте в соответст­вующих местах схемы перемычки.

Рис 27.3

• Поочерёдно заменяя перемычки амперметром, измерьте общий ток цепи I, токи параллельных ветвей I₁, I₂, I₃. Измерьте также на­пряжение на конденсаторах U, занесите данные измерений в табл. 26.1

Таблица 26.1

U =… В	Хс =U/I,	С = 1/(ω×Хс),	Проверка
	Ом	мкФ
I, мА			СЭ = С1 +С2 +С3=
I1 мА
I2, мА
I3, мА

• Вычислите емкостные реактивные сопротивления Хэ, Xc₁, Хс₂, Хс₃

по формуле Хс =U/I.

• Определите емкости отдельных конденсаторов и эквивалентную емкость цепи по формуле С = 1/(ω×Х_с), где ω = 2πf = рад/с.

• Проверьте вычислениями величину емкости Сэ, найденную экспериментально.

• Соберите цепь с последовательным соединением конденсаторов (рис. 26.4) и из­мерьте с помощью мультиметра действующие значения тока в цепи, приложенного напряжения и напряжения на каждом конденсаторе.

Рис 26.4

• Результаты измерений занесите в табл. 26.2

Таблица 26.2

I= …	X Хс =U/I, Ом	С = 1/(ω×Хс),	Проверка
мА		мкФ
U, В			СЭ = (С1 • С2)/(С1 +С2) ……………………
Uc1,B
UC2,B

• Вычислите емкостные реактивные сопротивления Хэ, Xc₁, Хс₂, Хс₃ по формуле Xc=U/I.

• Определите емкости отдельных конденсаторов и эквивалентную емкость цепи по формуле С = 1/(ω×Х_с), где ω = 2πf = рад/с.

• Проверьте вычислениями величину емкости Сэ, найденную экспериментально.

Контрольные вопросы

1. Как определить ёмкость батареи конденсаторов при параллельном и последовательном соединении на основании результатов измерений.

2. Как распределяются токи и напряжения на отдельных конденсаторах, относительно их ёмкостей, при параллельном соединении?

3. Как распределяются токи и напряжения на отдельных конденсаторах, относительно их ёмкостей, при последовательном соединении?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 27

Последовательное и параллельное соединения

катушек индуктивности

Цель работы: 1. Определить эквивалентную индуктивность катушек при последовательном и параллельном соединении на основании результатов измерений.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

знать: - формулы для определения эквивалентной индуктивности

уметь: - собирать электрические цепи по схемам;

- производить измерения тока и напряжения при помощи мульти-

метра;

- производить расчёт эквивалентной индуктивности при парал-

лельном и последовательном соединении катушек на основании

результатов измерений.

Оборудование: лабораторный стенд.

Краткие теоретические сведения

При последовательном соединении катушек через них протекает один и тот же ток, а напряжение, приложенное к цепи, равно сумме напряжений на отдельных катушках. Здесь также, как и в предыдущей работе, катушки считаются идеальными. Если катушки расположены так, что их магнитные поля не влияют друг на друга, эквива­лентная индуктивность цепи также равна сумме индуктивностей отдельных катушек:

L_э = L₁ + L₂ + L₃ + ...

При параллельном соединении ко всем катушкам приложено одно и то же напря­жение, а ток, потребляемый от источника, равен сумме токов всех катушек, эквива­лентная индуктивность определяется из выражения:

1/L_э= 1/L₁ + 1/L₂ + 1/L₃ + ...

В частности, при параллельном соединении двух катушек:

L_э = L₁× L₂ /(L₁ + L₂).