3. Подготовка к выполнению лабораторной работы
3.1. Изучить по учебной литературе метод комплексных амплитуд, расчет мощностей в простейших электрических цепях и построение векторных диаграмм.
3.2. Изучить описание лабораторной работы.
3.3. Выполнить предварительные расчеты, нарисовать схемы измерения фазового сдвига в исследуемых цепях.
3.4. Ответить на контрольные вопросы.
4. Расчетная часть
4.1. Для последовательной RL – цепи определите:
комплексное входное сопротивление ZВХ и сопротивления элементов ZL, ZR;
комплексные ток и напряжения на элементах цепи;
фазовый сдвиг между током и приложенным напряжением;
активную P, реактивную Q и полную S мощности.
Расчет схемы провести для двух частот – f1 = 2 кГц, f2 = 8 кГц и действующем значении приложенного напряжения U = 5 В. Параметры элементов взять из таблицы 1 Приложения.
4.2. Постройте векторные диаграммы:
напряжений и тока двухполюсника;
мощностей P, Q , S;
4.3. Повторите п.п. 4.1, 4.2 для последовательной RC – цепи.
4.4. Повторите п.п. 4.1, 4.2 для последовательной RLС – цепи.
Примечание: ZL = RL + jXL; использовать элементы L3, R2, C2.
5. Экспериментальная часть
Работа выполняется на блоке «Простые и сложные цепи» лабораторного стенда.
5.1. Измерьте величины сопротивлений R2 и RL3 катушки индуктивности L3, сравните их с заданными при расчетах.
5.2. Соберите схему последовательной RL – цепи (рис. 2.1), используя резистор R2 и индуктивность L3.
Рис. 2.1 Схема эксперимента
5.3. После проверки схемы преподавателем установите на генераторе параметры воздействия (f1, U), которые использовались при расчетах. Величину входного напряжения в собранной схеме контролируйте вольтметром или с помощью осциллографа.
5.4. Измерьте амплитудные (действующие) напряжения на элементах цепи. Определите величину тока по напряжению на резисторе R2.
5.5. Измерьте разность фаз между током (напряжением на R2) и приложенным к цепи напряжением с помощью осциллографа.
5.6. Повторите измерения п.п. 5.4 - 5.5 при частоте f2.
5.7. Соберите схему последовательной RC – цепи (рис. 2.1), используя резистор R2 и емкость C2. и повторите измерения п.п. 5.4 – 5.5 для частот f = (2 – 16) кГц с шагом 2 кГц.
5.8. Соберите схему последовательной RLС – цепи (рис. 2.1), используя резистор R2, емкость C2 и индуктивность L3 и повторите измерения п.п. 5.4 – 5.5 для частот f1 и f2.
6. Содержание отчета
6.1. Название и цель работы.
6.2. Результаты выполнения домашнего задания (Расчетная часть).
6.3. Результаты выполнения экспериментальной части:
6.2. Таблицы сравнения результатов расчетов и экспериментов для RL, RC и RLС – цепей на частотах f1 и f2.
Векторные диаграммы для токов и напряжений - расчетные на частотах f1 и f2, экспериментальные - на частоте f1, изображенные в одних осях.
Графики для ФЧХ и напряжений на элементах RC – цепи в зависимости от частоты входного воздействия.
6.4. Выводы.
7. Контрольные вопросы
7.1. Укажите условия, от которых зависит выбор эквивалентной схемы замещения индуктивной катушки, конденсатора, резистора.
7.2. Дайте определения мгновенного значения, амплитуды, периода, частоты и начальной фазы гармонического сигнала.
7.3. Поясните фазовые соотношения между напряжением и током в индуктивности и емкости.
7.4. Понятия резистивного, реактивного и полного сопротивления.
7.5. Каковы возможные амплитудные соотношения между напряжениями в последовательной RLС – цепи.
7.6. В каких пределах может изменяться разность фаз между напряжением и током на зажимах пассивного двухполюсника.
7.7. Построить векторную диаграмму токов и напряжений для RL – цепи на частотах f1 и 2f1.
7.8. Построить векторную диаграмму токов и напряжений для RC – цепи на частотах f1 и 2f1.
7.9. Построить векторную диаграмму токов и напряжений для последовательной и параллельной RLС – цепи.
7.10. Понятие активной, реактивной и полной мощностей. Методы их расчета.
7.11. Согласование источника сигнала с нагрузкой.
7.12. Объясните суть баланса мощностей в электрической цепи.