Экспериментальная часть Задание

Для цепи с параллельным соединением резистора и конденсатора измерьте действующие значения тока в резисторе I_R и конденсаторе I_C, полный ток I и вычислите угол сдвига фаз, полное сопротивление цепи Z и емкостную реактивную проводимость В_C.

Порядок выполнения работы

• Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 4.4

• Выполните измерения U, I, I_C , I_R и занесите результаты в таблицу 4.1

Таблица 4.1

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

• 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. 4.5) и треугольник проводимостей (рис.4.6).

Рис. 4.5 Рис. 4.6

Контрольные вопросы:

1. Дать определения полной, активной, емкостной проводимостей.

2. Дать физическое толкование угла сдвига фаз между током и напряжением

3. Какой вид имеет временная диаграмма напряжений и тока при параллельном соединении R и C-цепей?

4. Начертите векторные диаграммы для разветвленной цепи с активно-индуктивной нагрузкой.

5. Как рассчитать проводимости для параллельного соединения резистора и идеального конденсатора?

6. Пояснить, что такое R,X,Z,G,B,Y. Какие соотношения связывают их между собой?

7. Как определить ток в неразветвленной части цепи переменного тока, если известны токи в параллельных ветвях?

8. Как изменится активная мощность исследуемой цепи при изменении емкости?

Лабораторная работа 5 Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности

Когда к цепи (рис. 5.1) с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности подается переменное синусоидальное напряжение, один и тот же синусоидальный ток имеет место в обоих компонентах цепи.

Рис. 5.1

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. 5.2).

Рис. 5.2 Рис. 5.3

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. 5.3), 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