Лабораторные ОТЦ, 1 курс 2 семестр (для РТ и т.п.) / ЛабаОТЦ_1.4

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет систем радиосвязи и радиотехники

Кафедра теоретических основ радиотехники и связи (ТОРС)

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1.4

по дисциплине Основы теории цепей

«Исследование последовательной RLC- Цепи при гармоническом воздействии»

Выполнили

студенты группы РТ

направление подготовки/ специальность

11.03.01 - Радиотехника

Проверил

Самара 2025

Цель работы: Экспериментальное исследование последовательной RLС –цепи при изменении частоты источника питания. Экспериментальная проверка расчетных значений напряжений на катушке индуктивности, на конденсаторе, резисторе и угла сдвига по фазе между входным напряжением и током в цепи. Наблюдение формы входного напряжения, напряжения на резисторе и угла сдвига по фазе между ними с помощью осциллографа.

Исходные данные

№ бригады	2
L, мГн	20
Rk, Ом	20
R, Ом	47
C, мкФ	32

Схема для расчета

Рис. 1.1 Схема последовательной RLC-цепи

Рис. 1.2 Принципиальная схема измерения UR и φ

Рис. 1.3 Принципиальная схема измерения UC

Расчетные формулы

Пример предварительного расчета при частоте 200 Гц (f₀)

Результаты расчетов и измерений

Измеренные величины	f, кГц	f0-100	f0	f0+100
	UR, В	6	7	7
	UC, В	6,6	4	2,7
	UK, В	4,7	3,2	6,1
	φ, град	-28	0	11
Расчетные величины	f, кГц	f0-100	f0	f0+100
	XL, Ом	12,4	24,9	37,5
	XC, Ом	50,2	25	16,6
	X, Ом	-37,8	-0,1	20,9
	φ, град	-29,43	-0,08	17,32
	Z, Ом	76,92	67	70,18
	I, мА	0,13	0,149	0,142
	UR, В	6,11	7,003	6,674
	UC, В	6,526	3,725	2,357
	UK, В	2,6	2,92	2,84

Таблица 1. Данные расчетов и измерений

Чертеж с графиками, построенные по результатам предварительного расчета

Рис. 2.1. График зависимости емкостного сопротивления X_С от частоты f

Рис. 2.1. График зависимости индуктивного сопротивления X_L от частоты f

Рис. 2.2. График зависимости полного сопротивления цепи Z от частоты f

Рис. 2.1. График зависимости сопротивления X от частоты f

Рис. 2.3 График зависимости тока I от частоты f

Чертеж с графиками, построенные по результатам предварительного расчета и эксперимента

Рис. 3.1. График зависимости действующего напряжения U_R от частоты f

Рис. 3.2. График зависимости действующего напряжения U_C от частоты f

Рис. 3.2. График зависимости действующего напряжения U_K от частоты f

Рис. 3.3. График зависимости угла сдвига по фазе φ от частоты f

Осциллограммы для частот 200 Гц, 100 Гц и 300 Гц

Рис. 4.1. Осциллограмма с частотой 200 Гц (f₀)

Рис. 4.2. Осциллограмма с частотой 100 Гц (f_0-100)

Рис. 4.3. Осциллограмма с частотой 300 Гц (f₀₊₁₀₀)

Векторные диаграммы, построенные в масштабе по результатам эксперимента

Рис. 5.1. Векторная диаграмма последовательной RLС-цепи при частоте 200 Гц (f₀)

Рис. 5.2. Векторная диаграмма последовательной RLС-цепи при частоте 100 Гц (f_0-100)

Рис. 5.3. Векторная диаграмма последовательной RLС-цепи при частоте 300 Гц (f₀₊₁₀₀)

Выводы

По данной лабораторной работе можно сделать следующие выводы:

1. Сравнение расчетных и экспериментальных значений показало их близость, однако небольшие расхождения присутствуют. Так, измеренная величина напряжения на резисторе U_R оказалась несколько ниже расчетной, тогда как напряжение на конденсаторе U_С оказалось ближе к теоретическим значениям. Наибольшее отклонение наблюдалось для напряжения на катушке индуктивности U_K, особенно при частоте 300 Гц. Фазовый сдвиг φ также продемонстрировал хорошее соответствие между расчетными и измеренными значениями.

2. Анализ графиков зависимостей напряжений и фазового сдвига от частоты показал характерные изменения в поведении цепи. Напряжение на резисторе U_R увеличивается до 200 Гц, после чего стабилизируется. Напряжение на конденсаторе U_С снижается до 200 Гц, затем снижение замедляется. Напряжение на катушке индуктивности U_K падает до 200 Гц, а затем резко возрастает к 300 Гц. Фазовый сдвиг φ сначала быстро растет, достигая нуля около 200 Гц, и далее медленно увеличивается.