ТОЭ-УМК-бак. 11.11 (2к. 2 сес.) / Лаб. работы / Л. р.-5 Посл. соед. перем. тока

Лабораторная работа № 5.

Исследование цепи переменного синусоидального тока с последовательным элементов.

Время для выполнения работы – 2 часа.

1. Цель работы:

1. Закрепление навыков чтения и сборки простых электрических схем.

2. Изучение зависимости напряжений и токов от параметров цепи синусоидального тока при последовательном соединении элементов.

3. Выработка навыков построения векторных диаграмм.

2. Приборы и оборудование:

2.1 - источники постоянного и переменного синусоидального напряжений;

2.2 – амперметры, вольтметры;

2.3 - активные сопротивления (резисторы), индуктивности, емкости.

3. План работы.

3.1 Исследование используемых для работы элементов – резистора, индуктивности и емкости.

3.2 Исследование цепи синусоидального тока при последовательном соединении элементов.

3.3 Запись сопротивлений цепи – резистора, индуктивности, емкости, комплексного, - в алгебраической и показательной формах.

3.4 Построение векторной диаграммы для цепи синусоидального тока при последовательном соединении элементов.

3.5 Оформление отчета о работе.

4. Указания по выполнению работы.

4.1 К п.3.1

4.1.1 Поочередно присоединяя предложенные для работы резистор, индуктивность и емкость к источникам постоянного и переменного синусоидального напряжения:

а) измерить напряжение и ток элементов, занести результаты измерений в таблицу 1;

б) вычислить сопротивления элементов, записывая результаты в таблицу 1;

в) построить их векторные диаграммы при включении в цепь переменного тока.

Схемы для изучения элементов (п.4.1.1а) составить самостоятельно.

Таблица 1

Резистор

Индуктивность

Емкость

Постоянное напряжение

Переменное напряжение

Постоянное напряжение

Переменное напряжение

Постоянное напряжение

Переменное напряжение

U, В

I, А

R, Ом

U, В

I, А

ZR, Ом

U, В

I, А

RL, Ом

U, В

I, А

ZL, Ом

U, В

I, А

RС, Ом

U, В

I, А

ZС, Ом

4.2 К п. 3.2

4.2.1 Собрать схемы 1а, 1б, 1в и 1г цепи синусоидального тока при последовательном соединении элементов.

а) б)

в) г)

Схема 1.

4.2.2 Подать на схему 1а постоянное напряжение и измерить ток и напряжения на элементах. Результаты измерений занести в таблицу 2а.

Таблица 2а

U, В	I, А	UR, В	UL, В	UС, В

Установить перемычку между выводами емкости и повторить измерения. Результаты измерений занести в таблицу 2б.

Таблица 2б

Измерено				Вычислено
U, В	I, А	UR, В	UL, В	R , Ом	RL , Ом	Rэкв., Ом

Дать объяснение причины отсутствия тока в цепи при проведении первого опыта (таблица 2а).

4.2.3 Повторить опыт на переменном напряжении. Результаты измерений занести в таблицу 3.

4.2.4 Собрать схемы 1б, 1в и 1г и провести измерения на переменном напряжении, занося показания приборов в таблицу 3.

Осторожно! При проведении исследования схемы 1г напряжение питания должно быть в начале опыта минимальным и может быть увеличено только с контролем показаний амперметра.

Таблица 3

Схема

Измерено

Вычислено

U, В

I, А

UR, В

UL, (В)

UС, (В)

R, Ом

XL, Ом

XС, Ом

Z, Ом

P, Вт

Q, вар

S, ВА

cos

1а

1б

-

-

1в

-

-

1г

-

Примечания:

1) активное сопротивление цепи при соединении резистора и индуктивности (схемы 1а и 1б) принять равным Rэкв. из таб.2б;

2) активное сопротивление индуктивности (схема 1г) принять равным RL из таблицы 1.

4.3 К п. 3.3 и 3.4

При записи сопротивлений элементов цепи в комплексной форме и построении векторной диаграммы следует использовать учебный материал, рассмотренный на теоретических занятиях по теме «Линейные цепи однофазного переменного тока».

Построение векторной диаграммы напряжений начать с вектора тока I, предварительно выбрав удобный масштаб напряжения. Общий вид диаграммы дан на обороте.

После построения диаграммы определить по ней модуль напряжения питания и сравнить его со значением напряжения, поданного на зажимы цепи.

Контрольные вопросы.

1. Объяснить причины изменения сопротивления индуктивности и емкости при подключении их к источнику переменного напряжения по сравнению с присоединением к источнику постоянного напряжения.

2. Как изменится сопротивление индуктивности и емкости с увеличением частоты питающего напряжения в два раза?

3. Почему при питании постоянным напряжением последовательной цепи из резистора, индуктивности и емкости амперметр не показывает ток?

4. Почему напряжение на зажимах цепи из последовательно включенных резистора и реактивных элементов меньше арифметической суммы напряжений на каждом элементе?

Литература.

1. Ф.С. Евдокимов. Теоретические основы электротехники. М.: АКАДЕМА, 2004.

2. А.С. Касаткин, М.В. Немцов. Электротехника. М.: АКАДЕМА, 2003.

3. В.А. Кузовкин. Теоретическая электротехника. М.: «Логос», 2002.

4. Электротехника. Учебное пособие в трех книгах. Книга 1. Теория электрических и магнитных цепей. Электрические измерения. (Под ред. П.А. Бутырина, Р.Х. Гафиятуллина А.Л. Шестакова). Челябинск - Москва: Издательство ЮУрГУ.

4