2. Схема электрической цепи.
Основные теоретические положения
При
построении топографических диаграмм
схем цепей с параллельным соединением
катушки и конденсатора реактивные
составляющие векторов токов перпендикулярны
вектору напряжения, причем индуктивные
токи направлены в одну сторону, а
емкостные – в другую. Поэтому реактивная
составляющая общего тока в цепи
определяется их алгебраической суммой,
в которой индуктивные токи считаются
положительными, а емкостные –
отрицательными. Векторы активного,
реактивного и полного тока в цепи
образуют прямоугольный треугольник,
из которого следует:
Через
напряжение и проводимости:
Мощности
определяются по формулам
Активную мощность цепи можно представить как арифметическую сумму активных мощностей ветвей.
Реактивная мощность цепи равна алгебраической сумме мощностей ветвей. В этом случае индуктивная мощность берется положительной, а емкостная – отрицательной:
Порядок выполнения работы
1.Изучить теоретический материал.
2.Выполнить задание.
Задание
1. В схеме рис.1 R1
= 6 Ом, L1=
25,5 мГн, R2
= 20 Ом, R3
= 15 Ом, L3=
47,9 мГн, С2
=
159 мкФ,
Определить ток в неразветвленной части
цепи, активную, реактивную и полную
мощность всей цепи.
Рис.1
Реактивные
сопротивления ветвей
,
.
,
.
Полные
сопротивления ветвей:
,
,
.
Действующее
напряжение:
.
Токи
в ветвях:
,
,
.
Составляющие токов ветвей:
активные
,
,
;
реактивные
,
,
.
Общий
ток: активный
,
реактивный
,
в неразветвленной части цепи
.
Активные
мощности: ветвей
,
,
;
всей
цепи
.
Реактивные
мощности: ветвей
,
,
:
всей
цепи
.
Полная
мощность цепи:
.
Проверка
правильности подсчета мощности:
,
,
,
,
Контрольные вопросы
1.В каких единицах измеряется мощность?
2. В каких единицах измеряется проводимость?
Лабораторная работа №8 по дисциплине ОП 05. Теория ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Тема: «Цепи переменного тока».
Цель работы: Изучение цепи переменного тока с взаимной индуктивностью.
Оснащение
1. Электрические цепи с индуктивно-связанными катушками,
2. Схемы электрических цепей.
Основные теоретические положения
Элементы электрической цепи могут быть между собой связаны общим магнитным полем и тогда изменение тока в одном из элементов являются причиной наведения э.д.с. в другом элементе. Такое взаимное влияние элементов цепи называется их индуктивной связью. Катушки с индуктивной связью могут быть включены согласно и встречно.
При согласном включении магнитные потоки самоиндукции и взаимоиндукции в обеих катушках по направлению совпадают, поэтому э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции в каждой катушке также направлены одинаково.
Рис.1 Согласное и встречное включение индуктивно-связанных катушек.
При встречном включении магнитные потоки, а также э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции по направлению противоположны.
На схемах замещения взаимная индуктивность обозначается буквой М и дугой, объединяющей два индуктивно-связанных элемента. Начала индуктивно-связанных катушек отмечают точками (звездочками).
Порядок выполнения работы
1.Изучить теоретический материал.
2.Выполнить задание.
Задание. В схеме (рис.2) нет изначальных сведений о расположении концов и начал намотки витков.
В схему входят аккумулятор (гальванический элемент) и гальванометр. Одна из катушек через ключ присоединили к аккумулятору, к зажимам другой подключили гальванометр.
Рис.2
В
момент замыкания ключа К возникают токи
в обеих катушках, причем ток
создает магнитный поток, направленный
навстречу потоку первой катушки (правило
Ленца). Поэтому при включении гальванического
элемента токи
и
направлены противоположно относительно
одноименных зажимов. Направление тока
известно, т.к. известна полярность
источника питания, а направление тока
определяется по отклонению гальванометра.
Ток
направлен к положительному зажиму
гальванометра, если стрелка его
отклоняется по шкале. Одноименными
зажимами катушек являются зажимы, к
которым присоединены положительные
зажимы источника и гальванометра; другие
два зажима тоже одноименны.
Таким образом разметка одноименных зажимов выглядит так: рис.3.
Рис.3
Контрольные вопросы
1.По схемам (рис.1) объяснить согласное и встречное включение катушек.
Лабораторная работа №9 по дисциплине ОП 05. Теория ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Тема: «Цепи переменного тока».
Цель работы: Изучение цепи переменного тока с резонансом.
Оснащение
1. Электрическая цепь, содержащая индуктивность и емкость (колебательный контур),
2. Схема электрической цепи с колебательным контуром.
Основные теоретические положения
Электрический резонанс возникает при определенных условиях в электрических цепях переменного тока, содержащих индуктивности и емкости.
В колебательном контуре, состоящем из идеальных катушки и конденсатора (т.е. в контуре без потерь), колебательный процесс заключается во взаимном преобразовании электрического и магнитного полей. Энергетический процесс имеет периодический характер с периодом Т. Колебания в электрической цепи, не связанной с источником энергии, называют собственными или свободными.
Порядок выполнения работы
1.Изучить теоретический материал.
2.Выполнить задания.
Задание
1. У электрической цепи (с колебательным
контуром без потерь) частота собственных
колебаний fо=2
·
Гц,
а индуктивность L=0,25
мГн. Определить емкость, включенную в
схему контура.
Задание 2.Определить диапазон частот, в котором может работать радиоприемник, если индуктивность приемного контура 0,32 мгн. А емкость конденсатора может изменяться от 31 до 260 пФ.
Задание 3.Определить резонансную частоту и добротность параллельного контура, состоящего из катушки с R = 160 Ом, L= 4 мГн и конденсатора с С=0,1 мкФ.
Задание 4.Определить емкость конденсатора и общий ток в цепи при резонансе, если в схеме соединены параллельно катушка с R = 4 Ом, L= 0,01 Гн и конденсатор. В цепи возник резонанс при частоте f=150Гц, а напряжение на зажимах катушки U=100 В.
Контрольные вопросы
1.Какой формулой связаны частота собственных колебаний в колебательном контуре, емкость конденсатора и индуктивность катушки?
2.По какой формуле определяется добротность контура?
3.Как определить общее сопротивление катушки, если катушка не идеальна?
4.По какому закону Кирхгофа можно определить ток в ветви с конденсатором при параллельном соединении его с катушкой?
5.Что такое конденсатор, для чего он служит?
6.Что такое катушка индуктивности?
Лабораторная работа №10 по дисциплине ОП 05. Теория ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Тема: «Трехфазные цепи».
Цель работы: Изучение несимметричных трехфазных цепей при соединении их треугольником.
Оснащение
1. Трехфазная электрическая цепь, соединенная треугольником.