Резисторы с зависимостью от напряжения (варисторы)

Варисторы изменяют свое сопротивление обратно пропорционально приложенному напряжению. Используются в электронных цепях для ограничения и стабилизации напряжения, гашения дуги и защиты от перенапряжений.

Экспериментальная часть

Задание

Постройте статические кривые I = Г(ii) и i = Г(IЗ) варистора.

Порядок выполнения эксперимента

Рис. 3

• Соберите электрическую цепь согласно схеме (рис. 3) и измерьте токи в варисторе при напряжениях, указанных в таблице 2. Измерение тока и напряжения проводите мультиметром или виртуальньгм прибором.

12

• Величины сопротивлений, необходимые для построения кривой R=f(U) (можно рассчитать с использованием значений тока и напряжения либо измерить виртуальным прибором. Результаты внесите также в таблицу 2.

• Постройте графики на рисунке 4.

13

Цепи синусоидального тока с конденсаторами Напряжение и ток конденсатора

Когда к конденсатору приложено синусоидальное напряжение, он периодически заряжается и разряжается. Ввиду переменного характера напряжения периодически меняется и полярность заряда конденсатора. Ток в конденсаторе i_c достигает своего амплитудного значения каждый раз, когда напряжение u_C на нем проходит через нуль (рис. 5). Таким образом, синусоида тока i_C опережает синусоиду напряжения u_c на 90°.

Фазовый сдвиг:

Рис. 5

Реактивное сопротивление конденсатора

Конденсатор в цепи синусоидального тока оказывает токоограничивающий эффект, который вызван встречным действием напряжения при изменении знака заряда. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как

14

емкостное реактивное сопротивление (емкостной реактанс) Х_c.

Величина емкостного реактанса Х_c зависит от величины емкости конденсатора, измеряемой в Фарадах, и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем:

где Х_с - реактивное емкостное сопротивление, Ом;

С - емкость конденсатора, Ф;

w = 2πf - угловая частота синусоидального напряжения (тока).

Цепи синусоидального с катушками индуктивности Напряжение и ток катушки индуктивности

Когда к катушке индуктивности подведено синусоидальное напряжение, ток в ней отстает от синусоиды напряжения на ней на 90°. Соответственно, мгновенное значение тока достигает амплитудного значения на четверть периода позже, чем мгновенное значение напряжения (рис. 6). В этом рассуждении пренебрегается активным сопротивлением катушки.

15

Рис. 6

Лабораторная работа 3 Последовательное соединение резистора и конденсатора

Когда к цепи (рис. 1) с последовательным соеди-нением резистора и катушки индуктивности подается переменное синусоидальное напряжение, один и тот же синусоидальный ток имеет место в обоих компонентах цепи.

Рис. 1

16

Между напряжениями U_R, U_С и U существуют фазовые сдвиги, обусловленные емкостным реактивным сопротивлением X_С. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы напряжений (рис. 2).

Рис. 2

Фазовый сдвиг между током I и напряжением на резисторе U_r отсутствует, тогда как сдвиг между этим током и падением напряжения на конденсаторе Uc равен 90° (т.е. ток опережает напряжение на 90). При этом сдвиг между полным напряжением цепи U и током I определяется соотношением между сопротивлениями Хс и R.

Если каждую сторону треугольника напряжений разделить на ток, то получим треугольник сопротивлений (рис. 3). В треугольнике сопротив-лений Z представляет собой так называемое полное сопротивление цепи.

17

Рис. 3

Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение действующих или амплитудных значений напряжений на отдельных элементах цепи невозможно. Невозможно и сложение разнородных (активных и реактивных) сопротивлений. Однако в векторной форме

Действующее значение полного напряжения цепи, как следует из векторной диаграммы,

Полное сопротивление цепи:

Активное сопротивление цепи:

Емкостное реактивное сопротивление цепи:

18

Угол сдвига фаз

Экспериментальная часть