Теоретические сведения

Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью представляет собой общий случай последовательного соединения активных и реактивных сопротивлений и является последовательным колебательным контуром (рисунок 1)

Рисунок 1 – Неразветвлённая цепь переменного тока

Построение векторной диаграммы для рассматриваемой цепи производится следующим образом.

1 Задаём масштаб по току и напряжению.

2 В горизонтальном направлении слева направо в масштабе откладываем вектор тока I.

3 Так как вектор напряжения совпадает по направлению с вектором тока , то из начала вектора в масштабе откладываем вектор .

4 Под углом 90⁰ в сторону опережения вектора тока I откладываем в масштабе из конца вектора вектор индуктивного напряжения на зажимах индуктивности.

5 Под углом 90⁰ в сторону отставания от вектора тока I из конца вектора откладываем в масштабе вектор ёмкостного напряжения на обкладках конденсатора.

6 Складывая геометрически векторы получим суммарный вектор напряжения на зажимах всей цепи.

Режим цепи, содержащей катушку и конденсатор, при котором реактивное сопротивление всей цепи равно нулю, называется резонансом напряжений.

При резонансе напряжений:

1 Полное сопротивление цепи становится равным активному сопротивлению.

2 Ток в цепи при неизменном напряжении на зажимах цепи достигает максимального значения и совпадает по фазе с напряжением, приложенным к цепи.

3 Напряжения на индуктивности и ёмкости равны по величине, но противоположны по фазе, т. е. взаимно компенсируют друг друга.

Приборы и оборудование для работы:

1. Программа EWB

2. Отчётные бланки

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с оборудованием, предназначенным для выполнения работы.

2. Собрать электрическую цепь по схеме рисунка 2.

Рисунок 2 – Схема для исследования параметров в неразветвлённой цепи переменного тока

3 Установить выходное напряжение генератора в пределах от 10 до 20 В; начальную фазу в пределах от 30 до 90 градусов. Подключите к зажимам цепи, последовательно соединенные активное сопротивление в пределах от 100 до 200 Ом, ёмкость – от 0.5 до 1.5 мкФ, катушку индуктивности – от 10 до 20 мГн.

4 Провести измерения и результаты наблюдений занести в таблицу 1.

5 По результатам наблюдений произвести вычисления величин, указанных в таблице 1.

6 Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы тока и напряжений.

7 Ответить на контрольные вопросы.

Таблица № 1. Результаты наблюдений

№ опыта

Результаты наблюдений

Результаты вычислений

U, В

I, А

UL, В

UC, В

UR, В

xL, Ом

Rк, Ом

R, Ом

xC, Ом

Z, Ом

L, Гн

C, мкФ

cosφ

P, Вт

1

2

3