ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

“ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Практическое ознакомление с простейшими цепями однофазного переменного тока, измерение основных электрических величин - напряжений, токов, мощности; исследование явлений резонанса в неразветвленных и разветвленных цепях.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: [1] глава 2; [2] главы 2, 3; [3] §§ 1.1—1.17; [4] глава 2.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: ЛАТР с вольтметром, реостат, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, ваттметр, 3 вольтметра, 4 амперметра.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Записать паспортные данные используемых приборов.

2. Измерение мощности, потребляемой активной нагрузкой. Собрать цепь по схеме рис. 1.1.

Рисунок 1.1

Для пяти различных значений нагрузки измерить ток, напряжение, мощность. Результаты измерений занести в таблицу 1. 1.

Таблица 1.1
I, A	U, В	P = UI	Pw	g, %

Сравнить в каждом случае мощности, полученные методом вольтметра и амперметра P = I×U и путем непосредственно измерения ваттметрам P_W, рассчитать относительные погрешности.

3. Изучение разветвленной цепи переменного тока.

Собрать цепь по схеме рис. 1.2.

Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости С от 0 до 40мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая напряжение U, мощность P_W, токи I₀, I_R, I_L, I_C.Результаты измерений занести в таблицу 1. 2.

Рисунок 1.2

Таблица 1.2
C	U	PW	I0	IR	IL	IC
0
5
10
15
20
25
30
35
40

По данным таблицы построить график зависимости I₀ от С.

Построить векторные диа­граммы для случая резонанса токов (параллельный ре­зонанс) I_C = I_L, и двух случаев, дале­ких от резонанса (I_C < I_L и I_C > I_L).

4. Изучение последовательной цепи переменного тока.

Собрать цепь по схеме рис. 1. 3.

Рисунок 1.3

Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости C от 0 до 40 мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая мощность P_W, ток I н напряжения U₀, U_R, U_L, U_C. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3
C	PW	I	U0	UR	UL	UC
0
5
10
15
20
25
30
35
40

По данным таблицы построить график зависимости U_R от С.

Построить векторные диаграммы для случая резонанса напряжений (последовательный резонанс) U_C = U_L, и двух случаев, далеких от резонанса U_C > U_L и U_C < U_L.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Почему в ваттметре, включенном в цепь постоянного тока, отклонение стрелки указателя определяется произведением напряжения U и тока I на нагрузке, т. е. мощностью постоянного тока P = UI?

2. Почему в том же ваттметре, включенном в цепь переменного тока, отклонение стрелки определяется уже произведением P = UIcosj, т.е. активной мощностью переменного тока? Откуда берется cosj?

3. Что произойдет с показаниями ваттметра, если в цепи (опыт 1) поменять местами или концы токовой обмотки (I и I^*) или обмотки напряжения (U и U^*), и почему?

4. ... а если поменять местами одновременно концы обеих обмоток?

5. Постройте векторную диаграмму для разветвленной цепи (опыт 2) при условии I_L = I_R и: 1) I_C = 0, 2) I_C = I_R, 3) I_C = 2I_R.

6. Что можно сказать о величинах реактивных и полной проводимости цепи (опыт 2) при резонансе токов?

7. Почему общий ток I₀ разветвленной цепи (опыт 2) при изменении емкости С меняется по U - образной кривой? Покажите это с помощью векторной диаграммы.

8. Постройте векторные диаграммы для последовательной цепи (опыт 3) при условии U_L = U_R и: 1) U_C = 2U_R, 2) U_C = U_R, 3) U_C = 0.

9. Что можно сказать о величинах реактивных и полного сопротивления цепи (опыт 3) при резонансе напряжения?

10. Почему падение напряжения на активном сопротивлении U_R = f(C) (опыт 3) изменяется по куполообразной кривой? Покажите это с помощью векторной диаграммы.

11. Как можно увеличить коэффициент мощности в цепи переменного тока с активно-индуктивной нагрузкой?

12. Для чего производится компенсация сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока?