Задание к работе

1. Собрать схему по рис 5. В качестве исследуемой цепи, входным сопротивлением Z соберите схему рис. 1. Для этой схемы номиналы элементов R , L и C должны соответствовать значениям, выбранных при расчетах. Установить амплитуду напряжения генератора U₁ = 2B .

Определить резонансную частоту f₀ . Для этого плавно изменяя частоту генератора f от 1000 до 15000 Гц необходимо получить разность фаз входного напряжения и – φ = 0 (показание ИМФ1 в режиме измерения фазы между напряжением и током). При этом ток в неразветвленной части цепи достигает минимальной величины (показание ИМФ1 в режиме измерения тока). Задавая частоту генератора f = 1000, f₀, 15000 Гц, измерить с помощью ИМФ1 измерения комплекса амплитудного значения тока Im и комплексного входного сопротивления Z. Результаты измерений занести в табл. 2.

2. Изменяя частоту генератора f от 1000 до 15000 Гц с шагом 1000 Гц измерить токи I, I_c, I_к, подключая прибор АВ вместо перемычек П1 и П2, разность фаз j, а также cosj. Результаты занести в таблицу 1. По данным эксперимента (табл. 1) для схемы рис 1 рассчитать и построить графики I_c(f), I_к(f), cosj = f (f).

3. По экспериментальным данным определить добротность контура - Q, характеристическое сопротивление -  и граничные частоты полосы пропускания контура - f_Г1 и f_Г2 . Отметить на графиках граничные частоты и полосу пропускания.

4. По данным эксперимента, снятым для частот f = 1000, f₀ и 15000 Гц (табл. 1, схема рис 1), построить векторные диаграммы токов и напряжений.

Указание: При построении векторной диаграммы нужно помнить, что I_С = I_L , только тогда, когда R_к  0.

В нашем опыте R_к  0, поэтому , где I_ка и I_кр – активная и реактивная составляющие тока катушки; I_ка = g_кU; I_кр = b_кU или (см. рис.2): I_ка =I_к cos _к ; I_кр = I_к sin _к = ; cos _к = .

Так как активная мощность выделяется только на катушке, то показание ваттметра ИМФ1 и есть мощность катушки P_к.

Отсюда P = P_к = UI cos  = UI_к cos _к = UI_ка = g_кU² = R_кI _к ² .

Построение векторной диаграммы токов и напряжений можно проводить так (рис.2):

1. Совместить вектор с действительной осью;

2. Под углом _к отложить вектор = I_к e^{-jк ;}

3. От вектора провести вектор , опережающий напряжение на угол /2;

4. Замыкающий вектор = + .

По этим данным рассчитываются параметры катушки:

Z_к = U/ I_к , R_к = P/ I _к² , X_к = , L_к = X_к/ 2f , f = 50 Гц.

Для конденсатора известно U, I_c . Отсюда X_c = U/ I_c , b_c = I_c / U.

Таблица 1

Данные наблюдений

Результаты вычислений

№

f,Гц

U, В

I, А

Iс , А

Iк , А

P, Вт

S, ВА

Q , ВАр

cos

y, См1

qк , Ом1

bк , Ом1

bc , Ом1

xc , Ом

q

1…3

Таблица 2

f ,Гц	Результаты вычислений
	Zк	Rк	Xк	cos к	Lк	gк

Вопросы для самоконтроля

1. Как определить полное сопротивление ветви электрической цепи синусоидального тока?

2. Какие величины определяют знак реактивного сопротивления ветви той же электрической цепи?

3. Как рассчитать ток в неразветвленной части электрической цепи синусоидального тока?

4. В какой электрической цепи и при каких условиях может возникнуть резонанс токов?

5. Чему равен коэффициент мощности цепи при резонансе токов?

6. Могут ли действующие токи в ветвях электрической цепи превышать действующий ток в неразветвленной части этой же цепи?

7. Чему равна реактивная мощность в цепи при резонансе токов?

Список литературы

1. Электротехника и электроника: учебное пособие для вузов/ В.В. Кононенко и др.Ростов н/Д: Феникс, 2008.

2. Жаворонков М.А. Электротехника и электроника : учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений/ М.А. Жаворонков, А.В. Кузин.-М.: Издательский центр «Академия», 2010.

3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. Пособие.- М.: Высшая школа, 2000.

Лабораторная работа №5