Рабочее задание
1. Рассчитать величины R и C, при которых напряжения на входе и выходе равны по модулю и сдвинуты по фазе на угол = 20, 30, 45, 60, 80 (R – общее активное сопротивление цепи R = Rк + Rр). Параметры катушки Rк и Lк указаны на стенде.
2. Собрать на универсальной панели схему фазовращающего четырехполюсника, приведенную на рисунке. Установить напряжение на входе U1 = 5 В и частоту 500 Гц. В течение опыта поддерживать U1 постоянным.
3
.
Установить на магазинах сопротивлений
и емкостей рассчитанные в п. 1 значения
иC,
соответствующие различным значением
,
с
точностью, которую позволяют достичь
применяемые магазины. Измерить электронным
вольтметром напряжения на выходе
и на резисторе
.
С помощью осциллографа измерить фазовый
сдвиг между
и
.
При этом рекомендуется усиление каналов
осциллографа отрегулировать так, чтобы
амплитуды
и
были равными. Опытные данные внести в
таблицу.
Экспериментальные и расчетные данные
|
f |
U1 |
|
R |
C |
Опытные данные |
Расчетные данные | ||||||||||
|
U1 |
U2 |
|
|
I |
z |
x |
xк |
Lк |
1 |
2 |
| |||||
|
Гц |
В |
град. |
Ом |
мкФ |
В |
В |
град. |
– |
А |
Ом |
Ом |
Ом |
Гн |
град. |
град. |
град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обратить
внимание на неизменное равенство
амплитуд
и
на экране осциллографа при различных
или неизменность отношения
при неотрегулированном осциллографе.
4.
По данным п. 3 рассчитать I,
z,
x,
,
,.
Расчетные данные внести в таблицу.
5.
Сравнить заданные и полученные
экспериментально величины
и
(задано
).
6. Для одного из значений построить топографическую диаграмму.
7.
По данным таблицы построить круговую
диаграмму напряже-
ния
.
Методические указания и рекомендации
1. Индуктивность катушки указана на стенде. Передаточной функцией четырехполюсника (по напряжению) для схемы рис. 13.1 является выражение
,
что, впрочем, соответствует известной формуле делителя напряжения. Для дальнейшего расчета воспользуемся обратной величиной:
,
где
.
После разделения действительной и
мнимой частей и перевода левой части
уравнения в алгебраическую форму с
учетом
получаем
,
,
откуда
при
и известных
и
определяютсяR
и C:
,
.
Расчет
величин R()
и Rp()
удобно произвести на компьюте-
ре
(программа Mathcad).
На экран выводятся сразу все требующиеся
значения R
и Rp.
Переменную
следует задавать в радианах:
2.
Напряжения
и
измеряются электронным вольтметром,
переключатель пределов которого в
начале измерения установить в положение
10 В с учетом, что напряжениеU2
может превышать U1.
Фазовый
сдвиг между
и
измеряется
электронным осциллографом.
3. По известным значениям U1, Up, R, C, Lк рассчитываются:
– ток в схеме I = Up / Rp;
– модуль полного сопротивления, z = U1 / I ;
– входное
реактивное сопротивление,
;
– угол
сдвига фаз между I
и
,
;
– угол
сдвига фаз между I
и
,
;
– угол = 1 + 2 .