2 Экспериментальный расчёт
В программе Micro-Cap воссоздадим схемы цепей, построим графики функций и найдём искомые значения, чтобы сравнить их с предварительными расчётами.
Рисунок 27 – Схема цепи №1
Рисунок 28 – Экспериментально полученный график зависимости модуля комплексного сопротивления конденсатора в С-цепи от частоты
Рисунок 29 – Экспериментально полученный график зависимости фазы комплексного сопротивления конденсатора в С-цепи от частоты
Рисунок 30 – Схема цепи №2
Рисунок 31 – Экспериментально полученные графики зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления конденсатора в RС-цепи от частоты
Рисунок 32 – Экспериментально полученные графики зависимости модуля и фазы напряжения на конденсаторе в RС-цепи от частоты
Рисунок 33 – Схема цепи №3
Рисунок 34 – Экспериментально полученные графики зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления катушки в L-цепи от частоты
Рисунок 35 – Схема цепи №4
Рисунок 36 – Экспериментально полученные графики зависимости модуля и фазы комплексного сопротивления катушки в RL-цепи от частоты
Рисунок 37 – Экспериментально полученные графики зависимости модуля и фазы напряжения на катушке индуктивности в RL-цепи от частоты
Все значения, полученные в ходе предварительных вычислений – занесём в таблицы 1 – 6, а найденные экспериментально по точкам на графиках – в единую таблицу (таблица 7).
Таблица 1 – Полученные характеристики комплексного сопротивления
C-цепи
По предварительному расчету |
||||
f, кГц |
С, нФ |
ZC, Ом |
|
arg |
1 |
38,7 |
-4112.53i |
4113 |
-90 |
2 |
38,7 |
-2056.27i |
2056 |
-90 |
3 |
38,7 |
-1370.84i |
1371 |
-90 |
4 |
38,7 |
-1028.13i |
1028 |
-90 |
5 |
38,7 |
-822.51i |
823 |
-90 |
,
Ом
,
град.
Таблица 2 – Полученные характеристики комплексного сопротивления
RC-цепи
По предварительному расчету |
|||||
f, кГц |
С, нФ |
R, Ом |
ZRC, Ом |
|
arg |
1 |
38,7 |
3029 |
3029. - 4112.53i |
5108 |
-53,63 |
2 |
38,7 |
3029 |
3029. - 2056.27i |
3661 |
-34,17 |
3 |
38,7 |
3029 |
3029. - 1370.84i |
3325 |
-24,35 |
4 |
38,7 |
3029 |
3029. - 1028.13i |
3199 |
-18,75 |
5 |
38,7 |
3029 |
3029. - 822.51i |
3139 |
-15,19 |
,
Ом
,
град.
Таблица 3 – Полученные характеристики комплексного напряжения RC-цепи
По предварительному расчету |
||||||
f, кГц |
С, нФ |
R, Ом |
U1, B |
U2, B |
, град. |
U2, B |
1 |
38,7 |
3029 |
0,707 |
0,805 |
-36,37 |
|
2 |
38,7 |
3029 |
0,707 |
0,562 |
-55,83 |
|
3 |
38,7 |
3029 |
0,707 |
0,412 |
-65,66 |
|
4 |
38,7 |
3029 |
0,707 |
0,321 |
-71,25 |
|
5 |
38,7 |
3029 |
0,707 |
0,262 |
-74,81 |
|
Таблица 4 – Полученные характеристики комплексного сопротивления
L-цепи
По предварительному расчету |
||||
f, кГц |
L, мГн |
ZL, Ом |
|
arg , град. |
1 |
31 |
|
194,78 |
90 |
2 |
31 |
|
389,56 |
90 |
3 |
31 |
|
584,34 |
90 |
4 |
31 |
|
779,12 |
90 |
5 |
31 |
|
973,89 |
90 |
,
Ом
Таблица 5 – Полученные характеристики комплексного сопротивления
RL-цепи
По предварительному расчету |
|||||
f, кГц |
L, мГн |
R, Ом |
ZRL, Ом |
|
arg , град. |
1 |
31 |
3029 |
3029. + 194.78i |
3035 |
3,68 |
2 |
31 |
3029 |
3029. + 389.56i |
3054 |
7,33 |
3 |
31 |
3029 |
3029. + 584.34i |
3085 |
10,92 |
4 |
31 |
3029 |
3029. + 779.11i |
3128 |
14,42 |
5 |
31 |
3029 |
3029. + 973.89i |
3182 |
17,82 |
,
Ом
Таблица 6 – Полученные характеристики комплексного напряжения
RL-цепи
По предварительному расчету |
||||||
f, кГц |
L, мГн |
R, Ом |
U1, B |
U2, B |
, град. |
U2, B |
1 |
31 |
3029 |
0,707 |
0,064 |
86,32 |
|
2 |
31 |
3029 |
0,707 |
0,128 |
82,67 |
|
3 |
31 |
3029 |
0,707 |
0,189 |
79,08 |
|
4 |
31 |
3029 |
0,707 |
0,249 |
75,58 |
|
5 |
31 |
3029 |
0,707 |
0,306 |
72,18 |
|
Таблица 7 – Данные, полученные экспериментально
Получено экспериментально |
||||||||||||
f. кГц |
, Ом |
arg , град. |
, Ом |
arg , град. |
U2RC, B |
|
, Ом |
arg , град. |
, Ом |
arg , град. |
U2RL, B |
|
1 |
4113 |
-90 |
5108 |
-53,63 |
0,805 |
-36,37 |
194,779 |
90 |
3035 |
-90 |
0,064 |
86,3 |
2 |
2056 |
-90 |
3661 |
-34,17 |
0,562 |
-55,83 |
389,557 |
90 |
3054 |
-90 |
0,128 |
82,7 |
3 |
1371 |
-90 |
3325 |
-24,35 |
0,412 |
-65,65 |
584,336 |
90 |
3085 |
-90 |
0,189 |
79 |
4 |
1028 |
-90 |
3199 |
-18,75 |
0,321 |
-71,25 |
779,115 |
90 |
3128 |
-90 |
0,249 |
75,6 |
5 |
823 |
-90 |
3139 |
-15,19 |
0,262 |
-74,81 |
973,894 |
90 |
3182 |
-90 |
0,306 |
72,2 |
,
град.
,
град.
Выводы
В данной работе с помощью программы Micro-Cap мы исследовали электрический режим конденсатора и катушки индуктивности в цепях гармонического тока, а затем сравнили характеристики, полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.
Значения и графики, полученные в ходе эксперимента в Micro-Cap, совпадают с данными, полученными в ходе предварительного расчёта в программе Scilab. Это подтверждает корректность проведённого эксперимента и расчётов.