Введение

Micro-Cap – программа для цифровой эмуляции электрических схем, со встроенным графическим и текстовым редактором.

Цель этой работы – исследовать гармонический источник напряжения; C-,RC-,L-,RL-цепи с гармоническим источником напряжения; получить значения комплексных характеристик в различных цепях.

Задачи работы заключаются в следующем:

1. Построить C-,RC-,L-,RL-цепи с гармоническим источником напряжения;

2. Произвести предварительный непосредственный расчёт модуля и фазы комплексного сопротивления в C-,RC-,L-,RL-цепях, комплексного напряжения на конденсаторе в RC-цепи, комплексного напряжения на катушке в RL-цепи; построить графики зависимости вышеуказанных величин от частоты гармонического источника;

3. Получить значения вышеуказанных величин с помощью программы Micro-Cap;

4. Ответить на вопросы для самопроверки.

Выполнение работы

1 Постановка вопроса

В лабораторной работе №3 необходимо рассчитать и построить зависимости различных величин (модуль и фазу комплексного сопротивления, модуль и фазу комплексного напряжения) в различных пассивных цепях (C‑,L‑,RC-,RL-цепях) от частоты гармонического источника. Произвести расчёты сначала любым удобным способом (с помощью программ, математических пакетов, калькулятора), потом с использованием программы симуляции электрических цепей Micro-Cap.

2 Ход выполнения работы

2.1 Предварительный расчёт

2.1.1 Расчёт модуля и фазы комплексного сопротивления конденсатора в c‑цепи

Необходимо рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление конденсатора Z_C, определить его полное сопротивление |Z_C| (модуль) и аргумент (фазу) arg|Z_C| в C‑цепи (рисунок 1) на пяти частотах гармонического источника (1, 2, 3, 4, 5 кГц), если C=38,7 нФ.

Рисунок 1. Схема исследуемой C-цепи.

Расчёт модуля и фазы комплексного сопротивления конденсатора в C‑цепи производился по следующим формулам:

		(1)
	,	(2)
		(3)

где, – комплексное сопротивление конденсатора в C‑цепи, [ ] = Ом;

j – мнимая единица, ;

– угловая частота,

С – ёмкость конденсатора, [С] = Ф;

f – частота гармонического источника напряжения, [f] = Гц;

– модуль комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи,  = Ом;

– действительная часть комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи, [ ] = Ом;

– мнимая часть комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи, [ ] = Ом;

– аргумент (фаза) комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи, [ ] = °.

Вычисление значений модуля и фазы комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи производилось непосредственно, с помощью инженерного калькулятора. Результаты расчёта представлены в таблице 1 (приложение «Б»); графики зависимости модуля комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи и его фазы от частоты гармонического источника представлены ниже (рисунок 2 и рисунок 3).

Рисунок 2. График зависимости модуля комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи от частоты источника.

Рисунок 3. График зависимости аргумента (фазы) комплексного сопротивления конденсатора в С‑цепи от частоты источника.