План лабораторной работы

Задание 1. Определить электрические параметры катушки и конденсатора в цепи переменного синусоидального тока частотойf= 50 Гц.

1. Собрать электрическую схему cкатушкой индуктивности (рис.13). Включая ваттметр, необходимо генераторные зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения, отмеченные звездочками, присоединить к одному и тому же проводу со стороны источника электрической энергии (генератора).

Рис.13. Схема исследования цепи переменного тока с катушкой индуктивности и с конденсатором: ЛАТР – лабораторный автотрансформатор (ЛАТР); V- вольтметр 75-150-300-600 В;A– амперметр 1-2 А;W– ваттметрU= 75-150-300-600 В,I= 1-2A.

2. Установить напряжение, подаваемое на катушку U_ВХ = 70 В, с помощью ЛАТРа.

3. Измерить ток в цепи Iи активную мощностьР.

4. Заменив катушку конденсатором, повторить пп.2 и 3.

5. Рассчитать параметры катушки индуктивности и конденсатора, указанные в табл.4.

6. Результаты измерений и вычислений внести в табл. 4.

7. Построить векторные диаграммы для цепей переменного тока с катушкой индуктивности и с конденсатором.

Задание 2. Получение резонанса напряжений в цепи переменного тока с последовательным соединением катушки и конденсатора.

1. Собрать электрическую схему (рис.14), используя приборы перечисленные в задании 1. Для измерения напряжений катушки U_Kи конденсатораU_Сиспользовать вольтметрV₁со свободными концами.

Рис.14. Схема исследования цепи переменного тока с последовательным соединением катушки и конденсатора.

2. Установить напряжение на входе исследуемой электрической схемы U_вх= 20 В с помощью ЛАТРа.

3. Измерить токи I, активные мощностиP, напряжения на катушкеU_Ки конденсатореU_C, изменяя емкость батареи конденсаторов (установленной на стенде) от 12 до 32 мкФ в следующем порядке: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 мкФ,

4. Рассчитать параметры последовательной цепи переменного тока, указанные в табл.5.

5. Результаты измерений и вычислений внести в табл. 5.

6. Построить графики зависимостей тока в цепи I, напряжений на катушкеU_Ки конденсатореU_C, активной мощности цепиР, а также коэффициента мощностиcosφ от емкости конденсаторной батареи.

7. Построить векторные диаграммы цепи переменного тока, соответствующие значениям емкости С= 16 мкФ,С= 26 мкФ иС=С_Р(резонанс напряжений).

Содержание отчета

1. Электрические схемы с обозначениями приборов.

2. Расчет параметров последовательных цепей переменного тока.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Графики зависимостей I(C),U_K(C),U_C(C),Р(C),cos φ(C).

5. Векторные диаграммы.

Контрольные вопросы

1. Как обозначается реальная катушка индуктивности и конденсатор на электрической схеме?

2. Можно ли измерить активное и индуктивное напряжения, падающие на катушке?

3. Что покажет ваттметр, установленный в цепи переменного тока с конденсатором?

4. Что необходимо знать для вычисления индуктивности катушки и емкости конденсатора, если известны их индуктивное и емкостное сопротивления?

5. Как изменятся активное и индуктивное сопротивления катушки при изменении частоты питающего тока?

6. Как изменяется сопротивление конденсатора при увеличении его емкости?

7. Почему косинус угла сдвига фаз между напряжением и током называется коэффициентом мощности?

8. Можно ли вычислить коэффициент мощности по треугольнику сопротивлений?

9. Чему равно активное сопротивление конденсатора?

10. Чему равен коэффициент мощности в схеме с конденсатором?

11. Какое условие должно выполняться в схеме с последовательным соединением R,Х_L иХ_Cдля получения резонанса напряжений?

12. Чему равен коэффициент мощности цепи при резонансе напряжений?

13. Почему явление в последовательной цепи переменного тока, когда ее полное сопротивление минимально, называется резонансом напряжений?

14. Какими способами можно получить резонанс напряжений в последовательной цепи переменного тока?

15. Какую мощность измеряет ваттметр?

16. При каком условии все напряжение, приложенное к зажимам последовательной RLC-цепи будет падать на активном сопротивлении?

17. Как и почему изменяется активная мощность в последовательной RLC-цепи при изменении емкости конденсатора?

18. Может ли в последовательной RLC-цепи протекать один и тот же ток при различных значениях емкости конденсатора?

19. Как изменится ток в последовательной RLC-цепи при переключении ее с переменного напряжения на постоянное той же величины?

20. В каких единицах измеряются активная, реактивная и полная мощность цепи переменного тока?

Таблица 4

Элементы цепи	Измеренные величины			Вычисленные величины
	U	I	P	Zк	cos φ	S	Q	R	X	L	C
	В	А	Вт	Ом	–	ВА	ВАр	Ом	Ом	Гн	мкФ
Катушка	70	0,42	9,3
Конденсатор	70	0,70	0

Таблица 5

Измеренные величины						Вычисленные величины
№ опыта	C	I	Uк	Uc	P	Rк	XL	Zк	Xc	QL	QC	Q	S	cos φ	φ	UR	UL
	мкФ	А	В	В	Вт	Ом	Ом	Ом	Ом	ВАр	ВАр	ВАр	ВА	–	град	В	В
1	12	0,17	28,5	45,1	1,52
2	14	0,23	38,6	52,3	2,82
3	16	0,30	51,1	59,7	4,77
4	18	0,36	60,4	63,7	6,79
5	20	0,38	63,8	60,5	7,60
6	22	0,36	60,4	52,8	7,02
7	24	0,34	56,5	44,7	6,02
8	26	0,31	52,0	38,0	5,09
9	28	0,29	48,7	33,0	4,40
10	30	0,27	45,3	28,7	3,76
11	32	0,25	42,0	24,9	3,31