Экспериментальная проверка закона ома для цепи переменного тока

Цель работы: рассчитать силу тока в цепи переменного тока из последовательно соединенных: резистора, катушки и конденсатора; экспериментально проверить эти расчёты.

Оборудование: катушка дроссельная; конденсаторы на 1 мкФ, 2 мкФ, 4 мкФ; магазин сопротивлений на 100 Ом; авометр АВО-63; вольтметр на 15 В; источник переменного тока; соединительные провода.

Теория вопроса и метод выполнения работы

При подключении концов цепи из последовательно соединенных резистора, катушки и конденсатора к источнику переменного тока, изменяющегося по гармоническому закону с циклической частотой и амплитудой напряжения , в цепи возникают вынужденные колебания силы тока. Анализ процессов в такой цепи показывает, что частота вынужденных колебаний силы тока должна совпадать с частотой колебаний напряжения, а действующее значение силы тока в цепи связано с действующим значением напряжения выражением закона Ома для последовательной цепи переменного тока:

,

,

где – полное сопротивление цепи, – активное сопротивление цепи, – индуктивность катушки, – электроемкость конденсатора, ,Гц.

Активное , емкостное и индуктивное сопротивления в последовательной цепи переменного тока не складываются алгебраически, так как колебания напряжения на всех трех элементах цепи сдвинуты по фазе колебаний друг относительно друга. Для приобретения опыта расчета цепей переменного тока и измерения токов и напряжений в таких цепях можно воспользоваться батареей бумажных конденсаторов с известной электроемкостью, магазином сопротивлений и катушкой с известной индуктивностью и необходимыми электроизмерительными приборами. В качестве катушки индуктивности можно использовать дроссельную катушку.

Порядок выполнения работы

1. Вычислите полное сопротивление электрической цепи из последовательно соединённых резистора сопротивлением 100 Ом, конденсатора электроёмкостью 1 мкФ и катушки индуктивностью 1 Гн. Рассчитайте действующее значение силы тока в цепи при напряжении В.

2. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных миллиамперметра переменного тока, батареи конденсаторов, катушки и магазина сопротивлений (рис. 5.1). В магазине сопротивлений включите сопротивление 100 Ом.

Рис. 5.1. Схема экспериментальной установки

3. Подключите выводы цепи к источнику переменного тока с напряжением 6 В. Выполните измерения силы тока в цепи и общего напряжения .

4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчётную таблицу.

№ п/п
	Ом	мкФ	Гн	Ом	В	мА	мА
		1
		2
		4

5. Прежде, чем включать конденсаторы 2 мкФ и 4 мкФ в электрическую цепь, рассчитайте теоретическое значение тока. Поставьте нужный предел измерений на приборе.