4.2 Экспериментальные исследования неразветвленной цепи
4.2.1 Результаты измерений приведены в табл. 5.
Таблица 5
Емкость конденсатора С, мкф |
Напряжение источника ЭДС UE, В |
Ток источника ЭДС IE, A |
Напряжение на резисторе UR, B |
Напряжение на конденсаторе UC, B |
Напряжение на катушке индуктивности UL, B |
Измерительные приборы |
|||||
V1 |
A1 |
V3 |
V4 |
V2 |
|
40 |
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
160 |
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
240 |
|
|
|
|
|
280 |
|
|
|
|
|
320 |
|
|
|
|
|
360 |
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
440 |
|
|
|
|
|
4.2.2 Обработка результатов измерений. Результаты сведены в табл. 6 и рис. 9-14.
4.2.2.1 Проверка выполнения второго закона Кирхгофа
|
(25) |
.4.2.2.2 Модуль полного сопротивления неразветвленной цепи
|
(26) |
.4.2.2.3 Аргумент полного сопротивления неразветвленной цепи
|
(27) |
.Знак минус – при UC > UL, плюс - при UC < UL.
4.2.2.4 Полная мощность неразветвленной цепи
|
(28) |
.4.2.2.5 Активная мощность неразветвленной цепи
|
(29) |
.4.2.2.6 Реактивная мощность неразветвленной цепи
|
(30) |
.4.2.2.7 Проверка баланса мощностей
|
(31) |
.
Таблица 6 – Результаты расчета режимов работы неразветвленной RLC- цепи по результатам измерений
Емкость конденсатора С, мкФ |
Модуль сопротивления цепи ZНЦ, Ом |
Аргумент полного сопротивления цепи φ, эл. град. |
Активная мощность РНЦ, Вт |
Реактивная мощность QНЦ, вар |
Полная мощность SНЦ, ВА |
Полная мощность
|
Расчетное напряжение цепи
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
160 |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
240 |
|
|
|
|
|
|
|
280 |
|
|
|
|
|
|
|
320 |
|
|
|
|
|
|
|
360 |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
440 |
|
|
|
|
|
|
|
,
ВА
,
В
|
Рисунок 9 – Экспериментальные зависимости модуля полного сопротивления неразветвленной цепи от емкости конденсатора |
|
Рисунок 10 – Экспериментальные зависимости аргумента полного сопротивления неразветвленной цепи от емкости конденсатора |
|
Рисунок 11 – Экспериментальные зависимости модуля тока неразветвленной цепи от емкости конденсатора |
|
Рисунок 12 – Экспериментальные зависимости модулей напряжений на резисторе, конденсаторе и катушки индуктивности неразветвленной цепи от емкости конденсатора |
|
Рисунок 13 – Экспериментальные зависимости мощностей источника ЭДС от емкости конденсатора |
4.2.2.8 Анализ зависимости напряжения конденсатора от его емкости неразветвленной RLC-цепи.
Напряжение на конденсаторе имеет максимальное значение при значении емкости конденсатора меньшем СРЕЗ.
Следовательно, существует значение
емкости конденсатора
,
при которой напряжение на конденсаторе
будет равно напряжению на нём при
значении емкости СРЕЗ
|
(32) |
|
(33) |
или
.Решением уравнения (33) является
|
(34) |
.
Решением уравнения (33) относительно С* является
|
(35) |
.Для неразветвленной RLC-цепи с параметрами R = 6 Ом и xL = 13,27 Ом
|
(36) |
.
|
Рисунок 14 – Векторные диаграммы токов и напряжений неразветвленной цепи при различных значениях ёмкости конденсатора |
