Порядок выполнения работы

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 4

• Выполните измерения U, I, I_C , I_R и занесите результаты в таблицу 1.

Таблица 1

U, в	I, мА	I C, мА	IR , мА	φ . град	R, Ом	ХC , Ом	Z, Ом	Примечание
								Расчет

23

• Вычислите и запишите в таблицу:

Фазовый угол

Активные проводимость цепи и сопротивление цепи

Емкостные реактивные проводимость и сопротивление цепи

Полные проводимость и сопротивление цепи

• Сравните результаты вычислений с результатами виртуальных измерений (если они есть).

• Постройте векторную диаграмму токов (рис. 5) и треугольник проводимостей (рис. 6).

Рис. 5 Рис. 6

24

Лабораторная работа 5 Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности

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

Рис. 1

Между напряжениями U_R, U_L и U существуют фазовые сдвиги, обусловленные индуктивным реактивным сопротивлением X_L катушки. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы напряжений (рис. 2).

Рис. 2 Рис. 3

25

Фазовый сдвиг между током I и напряжением на резисторе U_R отсутствует, тогда как сдвиг между этим током и падением напряжения U_L на катушке индуктивности равен 90° (ток отстает от напряжения). При этом сдвиг между полным напряжением U цепи и током определяется соотношением между сопротивлениями X_L и R. Разделив все стороны треугольника напряжений на ток, получим треугольник сопротивлений (рис. 3), в котором Z представляет собой так называемое полное сопротивление цепи.

Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение напряжений на отдельных элементах как в последовательной чисто резистивной цепи, невозможно. Только в векторной форме U = U_R +U_L .Расчет ведется по следующим формулам, вытекающим из векторной диаграммы и треугольника сопротивлений.

Действующее значение полного напряжения цепи:

Полное сопротивление цепи:

Активное сопротивление цепи:

Индуктивное реактивное сопротивление цепи:

Угол сдвига фаз

26

Экспериментальная часть

Задание

Для цепи с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности измерьте действующие значения падений напряжения на резисторе U_R и катушке U_L и ток I. Вычислите фазовый угол φ, полное сопротивление цепи Z, индуктивное реактивное сопротивление X_L и фазовый сдвиг между полным напряжением цепи U и падением напряжения на катушке U_L. Активным сопротивлением катушки ввиду его малой величины можно при этом пренебречь.