Контрольные вопросы

1. Какой признак резонанса напряжений используется в данной работе? Существуют ли другие признаки?

2. Как приблизительно выглядит график зависимости полного сопротивления исследуемой цепи от частоты?

3. Что изменится в методике экспериментов, если вместо источника напряжения использовать источник тока?

4. Как по осциллограммам тока и напряжения определить характер цепи?

5. Опишите качественно энергетические процессы в исследуемой цепи?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Исследование параллельного соединения катушки и конденсатора

Цель работы:

1. Изучение теоретического материала [1, п.2.15].

2. Методом вычислительного эксперимента исследовать следующие режимы: резонанс токов, активно-индуктивный, активно-емкостный.

5.1. Порядок выполнения работы

5.1.1. Соберите схему (рис. 5.1) на которой катушка представлена простейшей схемой замещения, состоящей из R и L-элементов, а конденсатор замещен С-элементом. Цепь подключена к источнику синусоидального напряжения с действующим значением U = 20 B. «Минус» источника заземлить!

Рис. 5.1. Схема параллельного соединения катушки и конденсатора

5.1.2. Установите параметры цепи, заданные преподавателем.

Приборы переключите в режим работы на переменном токе (на вкладке Value свойств прибора сменить DC на AC).

5.1.3. Изменяя частоту источника, добейтесь минимума тока в цепи (резонанс токов). Запишите показания приборов при резонансе в таблицу 5.1. Запишите резонансную частоту источника f_рез в графу «Примечание». В дальнейшем частоту источника не изменять!

Режимы работы параллельной цепи Таблица 5.

1

Режимы	U, B	I, A	IК, B	IС, B	Δt, с	Примечание
Резонанс токов						fрез =
Активно-индуктивный						L =
Активно-емкостный						C =

5.1.4. Изменяя индуктивность, добейтесь, чтобы I_К > I_С и I  (1,3…2) I_рез. Запишите показания приборов в таблицу 5.1. (графа «Активно-индуктивный режим»). Записать индуктивность в графу «Примечание».

5.1.5. Установите исходное значение индуктивности, т.е. вернуться к режиму резонанса токов (п. 5.1.3).

5.1.6. Изменяя емкость, добейтесь, чтобы I_К < I_С и I  (1,3…2) I_рез. Запишите показания приборов в таблицу 5.1. (графа «Активно-емкостный режим»). Запишите емкость в графу «Примечание».

5.1.7. Подключите осциллограф для наблюдения тока и напряжения источника аналогично рисунку 4.2.

5.1.8. Для резонансного, активно-индуктивного и активно-емкостного режимов (см. табл. 5.1) снимите осциллограммы токов и напряжений, а также измерьте и запишите в таблицу 5.1 соответствующие значения Δt.

5.2. Содержание отчета

5.2.1. По известным параметрам цепи (R, L, C), напряжению (U = 20e ^j 0 В) и частоте источника f = f _рез (см. табл. 5.1) рассчитайте следующие величины для каждого режима и сведите результаты в таблицу 5.2.

5.2.2. Сравните экспериментальные (табл. 5.1) и теоретические (табл. 5.2) результаты по относительной погрешности.

5

.

.

.

.

.

.

.2.3. По данным таблицы 5.2 постройте векторные диаграммы для каждого режима. На диаграммах изобразите векторы U, I, I_G, I_L, I_К, I_C и продемонстрируйте выполнение I закона Кирхгофа. Вектор напряжения источника совместите с осью действительных чисел.

5.2.4. По данным таблицы 5.2 для режима резонанса запишите мгновенные значения u, i, i_G, i_L, i_K, i_C . Постройте волновые (временные) диаграммы в режиме резонанса для i_G, i_L, i_C в одной системе координат. Определите для режима резонанса добротность цепи по формуле

.

Таблица 5.2

Расчетные величины	Режимы
	Резонанс (активный)	Активно-индуктивный	Активно-емкостный
Собственная циклическая частота цепи , Гц
Собственная угловая (круговая) частота цепи , с-1
Угловая (круговая) частота источника , с-1
Активное сопротивление катушки , Ом
Индуктивное сопротивление катушки , Ом
Активная проводимость катушки (и всей цепи) , Cм
Индуктивная проводимость катушки , Cм
Полная проводимость катушки , Cм
Угол сдвига фаз между напряжением и током катушки , град
Комплексная проводимость катушки , Cм
Емкостное сопротивление конденсатора , Ом
Емкостная проводимость конденсатора , Cм
Реактивная проводимость цепи , Cм
Полная проводимость цепи , Cм

Окончание таблицы 5.2

Расчетные величины	Режимы
	Резонанс (активный)	Активно-индуктивный	Активно-емкостный
Угол сдвига фаз между напряжением и током на входных зажимах цепи , град.
Комплексная проводимость цепи , Cм
Временной сдвиг между напряжением и током источника , с
Комплекс тока, протекающего через активную проводимость , А
Комплекс тока, протекающего через индуктивную проводимость , А
Комплекс тока, протекающего через катушку , А
Комплекс тока, протекающего через конденсатор , А
Комплекс тока источника , А
Активная мощность цепи , Вт
Реактивная мощность цепи , вар
Полная мощность цепи , ВА
Комплексная мощность цепи , ВА