ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Отчет по лабораторной работе № 3
По дисциплине «Электротехника».
Исследование режима гармонических колебаний в последовательном RC-контуре
Выполнил студент: Корнилов Д. А
Группы: ИКВТ-32 в бригаде №2
Санкт-Петербург
2024
Цель работы: Изучить режим гармонических колебаний в RC-контуре и определить фазовый сдвиг между напряжениями на элементах цепи.
Схемы лабораторной установки
Исходные данные.
Вариант №7:
Рабочие формулы
Теоретические расчёты
Экспериментальные данные
Осциллограммы исследуемых колебаний
Рис 1. При C = 0,131 мкФ
Рис 2. При C = 0,0131 мкф
Векторные диаграммы
Рис 3. При C = 0,131 мкФ
Рис 4. При C = 0,0131 мкФ
Выводы
При подключении гармонического напряжения в последовательный RC-контур устанавливается гармонический режим, что подтверждается периодичностью колебаний тока и напряжений на элементах цепи.
В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований были получены значения фазового сдвига, тока, напряжений на резисторе и конденсаторе, которые хорошо согласуются с расчётными данными.
Фазовый сдвиг в RC-цепи обусловлен реактивным сопротивлением конденсатора (Xc), которое зависит от частоты сигнала (f) и ёмкости (C). Увеличение ёмкости приводит к уменьшению реактивного сопротивления, что, в свою очередь, снижает фазовый угол ϕ. Напротив, уменьшение ёмкости приводит к увеличению реактивной составляющей, а значит, и фазового угла. При уменьшении ёмкости в 10 раз фазовый угол увеличился с 45∘ до 81∘ ∘, что подтверждает теоретическую зависимость.
Также был исследован характер распределения напряжений:
Напряжение на резисторе (UR ) совпадает по фазе с током, а его значение определяется исключительно активным сопротивлением ®
Напряжение на конденсаторе (UC) отстаёт от тока на 90∘ и связано с ёмкостным сопротивлением (XC)
Из экспериментальных данных видно, что сумма напряжений UR и UC (векторная) равна заданному напряжению источника (U0=1В), что подтверждает выполнение закона Ома для цепи переменного тока.
Таким образом, изменения параметров цепи (сопротивления, ёмкости) позволяют управлять соотношением напряжений на её элементах и фазовым сдвигом. Полученные результаты полностью соответствуют теоретическим расчётам и подтверждают гармонический характер режима работы цепи.