Теория метода

Измерив при помощи установки амплитудные и мгновенные значения силы тока и напряжения в цепи при определенной нагрузке, можно проверить выполнение закона Ома для амплитудных значений. Для этого необходимо построить график зависимости I₀=f(U₀). По наклону графика определяется полное сопротивление цепи Z.

В случае активного сопротивления цепи ,т.е. Z=R можно проверить выполнение закона Ома и для мгновенных значений тока и напряжения. При наличии в цепи реактивной нагрузки легко убедиться в нарушении закона Ома для мгновенных значений измеряемых величин.

По формуле , (21)

где n – число точек на оси времени между реперными точками, в которых напряжение и сила тока равны нулю, определяется сдвиг фаз  между током и напряжением.

Зная , можно определить активное и реактивное сопротивление цепи, используя формулы

R=Z cos и X=Z sin . (22)

Рассчитанное значение реактивного сопротивления позволяет определить параметры цепи L и C.

Порядок выполнения задания

1. Включить лабораторную установку.

2. Ввести нагрузку R₁. Кнопкой [Enter] вывести на экран дисплея графики u = u(t) и i = i(t). (Для всех нагрузок график для напряжений начинается в начале координат).

3. Кнопками [1] и [20] передвигать реперную линию через десять делений, начиная с точки n = 10. (Период колебаний разбит на 320 реперных точек). Произвести измерения мгновенных значений напряжения u и силы тока i в каждой десятой точке в пределах первой периода. Данные занести в таблицу. Построить график зависимости i = f(u).

4. Убедится в справедливрсти закона Ома для мгновенных значений(только при наличии активной нагрузки)

5. Используя метод наименьших квадратов рассчитать значение R₁.

6. Ввести нагрузку R₂L₁ , как и в п.2, вывести на экран дисплея графики U=U(t) и i=i(t).

Установить реперную линию в максимум графиков напряжения и силы тока. Определить сдвиг фаз  по формуле

,

где n – число точке между реперными точками на оси времени, в которых напряжение и сила тока равны нулю.

По формулам рассчитать:

Полное сопротивление цепи ;

Активное сопротивление цепи R=Zcos;

Индуктивное сопротивление цепи X_L=Zsin;

Индуктивность .

7. Повторить измерения пункта 6 для нагрузок С₁, С₂, С₃. Рассчитать значение Z, C .

8. Повторить измерения пункта 6 для нагрузки R₃C₄L₂. Рассчитать значение Z, R, X, L₂.(С₄=30Ф), используя формулы (13),(21),(22)

9. Рассчитать ошибку в измерении полного сопротивления цепи Z.

10. Выключить лабораторную установку.

На основании проделанных измерений и расчетов сформулировать цель работы и сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Что называется квазистационарным током? Чем определяется условие квазистационарности?

2. Что называется электроемкостью? Что называется индуктивностью? От чего зависят эти величины? В каких единицах они измеряются?

3. Каков физический смысл мгновенного, амплитудного и действующего значений силы тока? Как эти величины связаны между собой?

4. Для каких из этих величин выполняется закон Ома?

5. Каков физический смысл индуктивного и емкостного сопротивлений? От чего они зависят? Что у них общего и чем они различаются?

6. Как определяется полное сопротивление цепи переменному току? От чего оно зависит?

7. От чего зависит сдвиг фаз между током и напряжением?