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

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 № 1.2

по дисциплине Основы теории цепей

«Исследование последовательной RL- Цепи при гармоническом воздействии»

Выполнили

студенты группы РТ

направление подготовки/ специальность

11.03.01 - Радиотехника

Проверил

Самара 2025

Цель работы: Экспериментальное исследование последовательной RL – цепи при изменении частоты источника питания. Проверка опытом расчётных значений напряжений на катушке индуктивности и 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 входным напряжением и током в цепи с помощью осциллографа.

Исходные данные

№ бригады	2
L, мГн	20
Rk, Ом	20
R, Ом	47
F, Гц	100-500

Схемы для расчета

Рис. 1.1 Схема замещения последовательной RL-цепи

Рис. 1.2. Принципиальная схема измерения U_K и φ

Рис. 1.3. Принципиальная схема измерения U_K

Расчетные формулы

X_L = ωL

Z_K =

Z_Ц =

Z =

I =

φ =

Пример предварительного расчета для одной частоты (100 Гц)

X_L =

Z_K =

Z_Ц =

I =

U_R =

U_K =

φ =

Результаты расчетов и измерений

U=10 B	Величины
Частота генератора f, Гц	Измеренные			Расчетные
	UR	φ	Uk		XL	ZK	ZЦ	I	UR	UK	φ
	В	град	В		кОм	кОм	кОм	mA	В	В	град
100	7	3,7	3,6		12,56	23,61	68,16	147	6,909	3,47	10,6
200	6,6	4,7	4,6		25,12	32,11	71,55	140	6,580	4,49	20,5
300	6,2	5,7	5,6		37,68	37,68	74,11	135	6,345	5,05	29,3
400	5,7	6,6	6,4		50,24	54,07	83,74	119	5,593	6,43	36,8
500	5,1	7,3	7,1		62,8	65,91	91,82	109	5,123	7,18	43,1

Таблица 1. Данные расчетов и измерений

Чертеж с графиками X_L, Z_Ц, I(f), построенные по результатам предварительного расчета

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

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

Рис. 2.3 График зависимости тока I от частоты f

Чертеж с графиками U_R, U_K, φ(f), 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_K от частоты f

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

Векторные диаграммы, построенные в масштабе по результатам эксперимента

Рис. 4.1. Векторная диаграмма последовательной RL-цепи при частоте 100 Гц

Рис. 4.2. Векторная диаграмма последовательной RL-цепи при частоте 500 Гц

Выводы

В результате первых трех графиков, по предварительному расчету, можно сделать вывод: 1) Индуктивное сопротивление X_L при повышении частоты f плавно и ровно поднимается вверх; 2) Полное сопротивление цепи Z_Ц при повышении частоты f медленно поднимается вверх, однако с середины имеет резкое небольшое повышении и до конца; 3) Ток I при повышении частоты медленно опускается вниз, к середине имеет залом, чуть понижающий ток к концу, но также медленно и плавно.

По результатам еще трех графиков, по эксперименту, можно сказать, что: 1) Действующее напряжение U_R при повышении частоты f медленно плавно опускается, совсем слабо к концу еще опускаясь к низу; 2) Действующее напряжение U_K при повышении частоты f поднимается вверх плавно; 3) Угол сдвига по фазе φ при повышении частоты f также поднимается к верху, но в плавнее и медленнее, ближе к концу на малость понижаясь.

Измеренные и расчетные данные отличаются друг от друга: 1) Действующие напряжения U_R отличаются лишь на совсем малые значениями, что-то чуть больше, а что-то - чуть меньше, например, при частоте 100 Гц при измерении получается 7 В, а при расчете – 6,909 В, при частоте 300 Гц – 6,2 и 6,345 В и т.д.; 2) Действующие напряжения U_K же также мало отличаются друг от друга – при измерении напряжение с повышением частоты не сильно повышается, например, при частоте 100 Гц при измерении получается 3,6 В, при расчете 3,47 В, при частоте 300 Гц измерение уже составляет 5,6 В, а расчет – 5,05 В; 3) Угол сдвига по фазе φ резко различается: при расчете он составляет намного больше градусов, нежели при измерении, при повышении частоты резко увеличивается, например, при частоте 100 Гц измерение составляет 3,7 градусов, при расчете 10,6 градусов, но при 300 Гц измерение будет 5,7 градусов, а при расчете – 29,3 градусов.