Контрольные вопросы

1. Сформулировать закон Ома для участка цепи.

2. Записать выражение для общего сопротивления при последовательном соединении сопротивлений , 1, …, .

3. Записать выражение для общего сопротивления при параллельном соединении сопротивлений , 1, …, .

4. Описать методику измерения сопротивления техническим методом в режиме измерения тока.

5. Дать методику определения сопротивления техническим методом в режиме измерения напряжения.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Лабораторная работа № 9 закон ома для переменного тока

Цель работы: изучение закона Ома для цепей переменного тока, про-верка выражений при последовательном и параллельном соединениях конденсаторов, получение навыков измерения емкости и индуктивности, компьютерная обработка результатов.

1. Элементы теории

Переменный ток является колебательным процессом и характеризуется частотой или периодом . Мгновенные значения напряжения и тока в цепи переменного тока изменяются со временем по следующим законам:

(1)

где и – амплитудные (максимальные) значения напряжения и тока, и – их начальные фазы. В общем случае они не совпадают между собой.

Эффективное значение переменного тока – это такое значение постоянного тока, при котором он выделяет такую же мощность, что и переменный ток. Приборы переменного тока служат обычно для измерений эффективных значений напряжения и тока , которые равны, соответственно, и . Между эффективным значением тока и напряжения существуют соотношения:

или (2)

Величина называется полным сопротивлением цепи. Выражение (2) представляет собой закон Ома для цепи переменного тока. Величина называется разностью фаз, или сдвигом фаз между напряжением и током. Рассмотрим последовательно процессы, происходящие в цепи, содержащей конденсатор, катушку индуктивности, сопротивление, при приложении к ней переменного напряжения

. (3)

1.1. Емкость в цепи переменного тока

В электрической цепи, содержащей конденсатор емкостью , емкость измеряется зарядом, находящимся на каждой из обкладок, если напряжение между обкладками равно единице: (рис. 1).

Рис. 1

Если переменное напряжение приложено к конденсатору, то он перезаряжается, что приводит к появлению тока в цепи:

(4)

где . Величина называется реактивным емкостным сопротивлением. Колебания тока на конденсаторе опережают по фазе колебания напряжения на , что изображено графически на рис. 2.

Рис. 2

1.2. Индуктивность в цепи переменного тока

В электрической цепи, содержащей катушку с индуктивностью (рис. 3), в катушке индуктивности возникает э. д. с. самоиндукции и напряжение на катушке индуктивности

. (5)

Рис. 3

Из уравнения (5) следует, что и после интегрирования получим

(6)

где

(7)

а . Колебания напряжения на индуктивности опережают по фазе колебания тока на . Когда сила тока, возрастая, проходит через нуль, напряжение уже достигает максимума, после чего начинает уменьшаться; когда сила тока становится максимальной, напряжение проходит через нуль и т. д. (рис. 4).

Рис. 4