27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
Рисунок 13. График зависимости модуля напряжения на резисторе от частоты (Micro-Cap).
2.2.2.5 ПОСТРОЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ РЕЗИСТИВНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ЧАСТОТЫ
Для построения графика зависимости резистивного сопротивления от
частоты используется инструмент «AC analysis» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для всех измерений;
•Y Expression «Re(-1*V(V1)/I(V1))»;
•Y Range «150,0,25».
Сполучившегося графика (рисунок 14) необходимо снять значения резистивного сопротивления при тех же частотах, что и при теоретическом расчёте. Данные, полученные с графика, представлены в таблице 1 (приложение «Б»).
21
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
Рисунок 14. График зависимости резистивного сопротивления от частоты (Micro-Cap).
2.2.2.6 ПОСТРОЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНДУКТИВНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ЧАСТОТЫ
Для |
построения |
графика |
зависимости |
индуктивного |
сопротивления от частоты используется инструмент «AC analysis» со
следующими параметрами:
•Параметры, общие для всех измерений;
•Y Expression «Im(-1*V(V1)/I(V1))»;
•Y Range «4k,0,500».
Сполучившегося графика (рисунок 15) необходимо снять значения индуктивного сопротивления при тех же частотах, что и при теоретическом расчёте. Данные, полученные с графика, представлены в таблице 1 (приложение «Б»).
22
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
Рисунок 15. График зависимости индуктивного сопротивления от частоты (Micro-Cap).
2.2.2.7 ПОСТРОЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОДУЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА
КАТУШКЕ ОТ ЧАСТОТЫ
Для построения графика зависимости модуля напряжения на катушке от
частоты используется инструмент «AC analysis» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для всех измерений;
•Y Expression «MAG(V(L1))»;
•Y Range «auto».
Сполучившегося графика (рисунок 16) необходимо снять значения напряжения на катушке при тех же частотах, что и при теоретическом расчёте.
Данные, полученные с графика, представлены в таблице 1 (приложение «Б»).
23
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
Рисунок 16. График зависимости модуля напряжения на катушке от частоты (Micro-Cap).
24
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения работы методами непосредственного расчёта и снятия значения с графиков, построенных в среде эмуляции работы электрических схем Micro-Cap, были получены значения модуля входного сопротивления, фазы входного сопротивления, модуля тока, модуля напряжения на резисторе, резистивного сопротивления, индуктивного сопротивления, модуля напряжения на катушке; построены зависимости вышеуказанных величин от частоты.
По результатам сравнения непосредственно рассчитанных и снятых с графика значений, было установлено почти полное (на уровне погрешности округления) равенство соответствующих величин.
25
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ «А»
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ
Вопрос 1
Какая частота называется граничной для RL цепи?
Граничная частота RL цепи, это такая частота, при которой сопротивление катушки индуктивности имеет только действительную часть, то есть
ZL = XL = ωL.
Вопрос 2
Каково значение модуля входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?
Модуль входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте равен
XL = ωL. Формульное доказательство:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| = √ Re |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|Z |
Lгр |
(Z |
Lгр |
) |
+ Im (Z |
|
) |
|
= [Im (Z |
Lгр |
) = 0 по определению] = |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lгр |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
√ Re (Z |
|
|
) |
2 |
= Re (Z |
|
) = X |
|
|
= ωL. |
|
|
||||||
Lгр |
|
Lгр |
L |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вопрос 3
Каково значение аргумента входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?
Значение аргумента всегда равно нулю, так как значение входного сопротивления на граничной частоте имеет только положительную действительную часть, что на комплексной плоскости соответствует положительному направлению оси OX.
26
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx»
Вопрос 4
Кчему стремится модуль тока RL-цепи при увеличении частоты?
Кнулю: так как при увеличении частоты растёт сопротивление RL-цепи (сопротивление прямо пропорционально частоте – см. вопрос 1), а, следовательно, ток понижается.
Вопрос 5
Чему равен модуль входного сопротивления RL цепи при частоте равной нулю?
Модуль входного сопротивления RL-цепи при нулевой частоте равен сопротивлению резистора, так как входное сопротивление RL-цепи прямо пропорционально частоте и индуктивное сопротивление отсутствует (см. вопрос 1).
27
27.02.2023 «Отчёт_лабораторная_4.docx» Велит А.И. БИК2205
ПРИЛОЖЕНИЕ «Б»
Таблица 1. Результаты расчёта и измерения входных характеристик RL-цепи.
ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ РАСЧЁТУ
f, кГц |
f/f |
гр |
X , Ом |
|Z |, Ом |
φz(f), ° |
|I|, мА |
|U |, В |
|U |, В |
|
|
L |
ВХ |
|
|
R |
L |
|
2 |
5,391 |
565,487 |
575,694 |
79,491 |
1,739 |
0,183 |
0,9832 |
|
4 |
10,782 |
1130,973 |
1136,934 |
84,700 |
0,880 |
0,092 |
0,9957 |
|
6 |
16,173 |
1696,460 |
1701,356 |
86,461 |
0,588 |
0,062 |
0,9981 |
|
8 |
21,563 |
2261,947 |
2266,584 |
87,345 |
0,442 |
0,046 |
0,9989 |
|
10 |
26,954 |
2827,433 |
2832,136 |
87,875 |
0,353 |
0,037 |
0,9993 |
|
12 |
32,345 |
3392,920 |
3397,849 |
88,229 |
0,295 |
0,031 |
0,9995 |
|
14 |
37,736 |
3958,407 |
3963,655 |
88,482 |
0,253 |
0,027 |
0,9996 |
|
|
|
|
ПОЛУЧЕНО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО |
|
|
|
||
f, кГц |
f/f |
гр |
X , Ом |
|Z |, Ом |
φz(f), ° |
|I|, мА |
|U |, В |
|U |, В |
|
|
L |
ВХ |
|
|
R |
L |
|
2 |
5,391 |
565,487 |
575,166 |
79,481 |
1,739 |
0,183 |
0,9832 |
|
4 |
10,782 |
1131,000 |
1136,000 |
84,696 |
0,880 |
0,092 |
0,9957 |
|
6 |
16,173 |
1696,000 |
1700,000 |
86,458 |
0,588 |
0,062 |
0,9980 |
|
8 |
21,563 |
2262,000 |
2264,000 |
87,342 |
0,442 |
0,046 |
0,9989 |
|
10 |
26,954 |
2827,000 |
2829,000 |
87,873 |
0,353 |
0,037 |
0,9993 |
|
12 |
32,345 |
3393,000 |
3395,000 |
88,227 |
0,295 |
0,031 |
0,9995 |
|
14 |
37,736 |
3958,000 |
3960,000 |
88,481 |
0,253 |
0,027 |
0,9996 |
|
28