Порядок выполнения работы
Соберите цепь согласно схеме (рис. 4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 200 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).
Рис. 4
27
Выполните измерения тока и напряжений, указанных в таблице 1.
Таблица 1.
U, в |
UL, В |
UC, В |
I, мА |
φ, град |
R, Ом |
XL, Ом |
Z, Ом |
Примечание |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет |
Вычислите φ= arctg (UL /R), Z = U/I, Xl = UL /I, занесите результаты вычислений в таблицу 1 и сравните с результатами виртуальных измерений, если они есть.
Выберите масштабы и постройте векторную диаграмму напряжений (рис. 5) и треугольник сопротивлений (рис. 6).
Рис. 5 Рис. 6
Лабораторная работа 6 Параллельное соединение резистора и катушки индуктивности
Когда к цепи (рис. 1) с параллельным соединением резистора и катушки подается переменное синусоидальное напряжение, одно и то же напряжение приложено к обоим компонентам цепи.
28
Рис. 1
Общий ток цепи I разветвляется на ток в катушке IL (индуктивная составляющая общего тока) и ток в резисторе IR (активная составляющая).
Между токами I, IL и IR существуют фазовые сдвиги, обусловленные индуктивным реактивным сопротивлением XL катушки. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы токов (рис. 2).
Рис. 2 Рис. 3
Фазовый сдвиг между напряжением U цепи и током в резисторе IR отсутствует, тогда как ток в катушке IL всегда отстает от напряжения цепи (или тока в резисторе IR) на 90º. При этом сдвиг между полным током I и напряжением цепи U определяется соотношением между проводимостями BL и G.
29
Разделив каждую сторону треугольника токов на напряжение, получим треугольник проводимостей (рис. 3), в котором Y представляет собой так называемую полную проводимость цепи, G - активную, a BL- реактивную (индуктивную) проводимости.
Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение действующих или амплитудных значений токов в параллельных ветвях, как в параллельной чисто резистивной цепи, невозможно. Только в векторной форме I = IR +IL. Расчет ведется по следующим формулам:
Действующее значение полного тока цепи:
Полная проводимость цепи:
где Z - полное сопротивление цепи;
Угол сдвига фаз:
Активное сопротивление цепи:
Реактивное сопротивление цепи:
30
Экспериментальная часть