Исследование электрических цепей в EasyEDA (лабораторный практикум)

g bL

11)Найти мгновенное значение тока i в неразветвленной части цепи, если

12)Укажите векторную диаграмму, соответствующую электрической цепи,

изображенной на рисунке. Поясните ответ.

51

14)Укажите правильное выражение для определения показания ваттметра.

*

15)Чему равен ток на входе цепи I , если I R =8 А, IC =6 А?

I IC

UIR R XC

16)Укажите по какой формуле вычисляется действующее значение тока I в

неразветвленной части цепи.

17)Для схемы, изображенной на рисунке,

18) Как изменится проводимость резистивного элемента при уменьшении частоты в два раза?

52

19) Начертите треугольник мощностей для

23) В цепь синусоидального тока включены три амперметра. Определить показание амперметра А2 , если амперметры А и

А1 показывают соответственно 10 А и 6 А.

53

6 Лабораторная работа №5. Исследование резонанса токов

Цель работы. Исследование явления резонанса токов в разветвленной цепи синусоидального тока с элементами R , L и C в параллельных ветвях.

6.1 Краткое описание работы. Электрическая схема опыта

В работе исследуется электрический параллельный колебательный контур с потерями (рисунок 6.1). Контур настраивается в режим резонанса изменением частоты источника синусоидального напряжения. Точная резонансная частота f0

определяется по минимуму входного тока I1. Эксперименты проводятся при трех частотах питающего напряжения: f = f0 , f = 0,5f0 , f = 1,5f0. По результатам опытов рассчитываются параметры пассивных элементов и строятся векторные диаграммы.

A1

A2 A3

Рисунок 6.1 – Схема опыта

Параметры элементов схемы заданы в таблице 6.1 и выбираются по номеру варианта.

54

6.2 Параметры элементов схемы

Таблица 6.1 – Параметры элементов схемы

55

6.3Рабочее задание

1)Соберите в EasyEDA схему параллельного колебательного контура с потерями (рисунок 6.2). Установите тип мультиметров: для приборов А1, А2, А3 –

амперметр; для прибора UG – вольтметр.

Рисунок 6.2 – Схема опыта в EasyEDA

2) По данным таблицы 6.1 для своего варианта рассчитайте приблизительную резонансную частоту (по формуле для колебательного контура без потерь,

предположив, что сопротивление R≈0)

f0 2 1LC

ВАЖНО! При расчете частоты индуктивность L должна быть подставлена в Генри, а емкость C в фарадах (1мкФ = 10-6 Ф).

Округлите рассчитанную частоту f0 до целого значения.

3) В настройках источника выберите тип источника «синусоидальный».

Установите на источнике амплитуду напряжения в соответствии с вариантом и примерное резонансное значение частоты [Гц], рассчитанное выше f ≈ f0.

4) Установите параметры элементов R, L, C в соответствии со своим

56

вариантом. Обратите внимание, что микрофарад в EasyEDA вводятся с

символом «u», например 7мкФ – это 7u. Дробные числа вводятся с точкой.

5) Сохраните схему. Включите симуляцию и снимите показания приборов.

Результаты измерений запишите в строку 1 таблицу 6.2.

Для отчета в этом и в последующих опытах сделайте скриншот экрана со схемой и показаниями приборов или сделайте экспорт схемы.

6)Уменьшите частоту источника примерно в 2 раза f ≈ 0,5 f0. Повторите эксперимент. Результаты измерений запишите в строку 2 таблицу 6.2.

7)Увеличьте частоту источника примерно в 2 раза f ≈ 2 f0. Повторите эксперимент. Результаты измерений запишите в строку 3 таблицу 6.2.

Таблица 6.2 – Результаты опытов

7)Установите частоту генератора f ≈ 0,5 f0. Повторите измерения и занесите результаты опытов в таблицу 6.2.

8)Установите частоту генератора f ≈ 1,5 f0. Повторите измерения и занесите результаты опытов в таблицу 6.2.

9)Проведите расчеты по данным экспериментов и занесите результаты расчетов в таблицу 6.3.

10)Используя опытные данные в таблице 6.2, постройте в масштабе векторные диаграммы токов и напряжения для каждого опыта.

57

Таблица 6.3 – Результаты опытов

6.4 Обработка результатов экспериментов

Активная проводимость цепи (определять только из режима резонанса токов, когда bL bC )

g IU10 ,

где , I10 – величина тока при резонансе, таблица 6.2.

Полная проводимость катушки индуктивности

yL UI2

Реактивная индуктивная проводимость катушки

bL yL 2 g 2

Реактивная емкостная проводимость конденсатора

bC UI3 .

Активная составляющая тока

I1a U g .

Коэффициент мощности

cos I1a . I1

58

6.5 Содержание отчета

1)Цель работы.

2)Скриншоты схем электрической цепи в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.

3)Таблицы 6.2 и 6.3.

4)Векторные диаграммы, построенные в масштабе.

5)Расчетные формулы.

6)Выводы по работе.

6.6 Контрольные вопросы

1)Что понимают под резонансом в электрических цепях?

2)Запишите условие возникновения резонанса токов в цепи.

3)Изобразите схемы электрических цепей идеального и реального параллельного колебательного контура.

4)Запишите мгновенное значение тока i в неразветвленной части цепи, если

приложенное напряжение u 141sin t , а сопротивления равны: X L XC =10 Ом.

5) Определить частоту ƒ, при которой в цепи с L = 0,1 Гн, C= 25,4мкФ,

R = 5Ом наступит резонанс токов.

6) Чему равны полная проводимость и ток в неразветвленной части цепи идеального параллельного колебательного контура при резонансе?

59

7) Запишите выражение мгновенного значения тока i в неразветвленной части цепи, если приложенное напряжение u 141sin t , а сопротивления

равны X L XC R =10 Ом.

12)Какую мощность потребляет из сети электрическая цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора в режиме резонанса?

13)Чему равен угол между напряжением U и током I в режиме

резонанса? Поясните ответ.

60