- •Министерство образования республики беларусь
- •2 Задание 2.1. Ёмкость и индуктивность в цепях постоянного тока
- •2.1 Конденсатор в цепи постоянного напряжения
- •2.2 Катушка индуктивности в цепи постоянного тока
- •3 Задание 2.2. Ёмкость в цепях переменного тока
- •4 Задание 2.3. Свойства ёмкостей и индуктивностей в цепях переменного напряжения с постоянной и переменной составляющей
- •5 Задание 2.4. Доработка схемы для выделения переменной и постоянной составляющей
2.2 Катушка индуктивности в цепи постоянного тока
Рисунок 3 – Схема с катушкой индуктивности в цепи постоянного тока, опыт 1
Рисунок 4 – Схема с катушкой индуктивности в цепи постоянного тока, опыт 2
n/n |
E1 источник питания |
L1 индуктивность |
R1 резистор |
I ток |
U Падение напряжения |
1 |
20 В |
120 мГн |
330 кОм |
80.61 мкА |
20.00 В |
2 |
5 В |
1200 мГн |
3 МОм |
6.66 мкА |
5.000 В |
Таблица 7 – Серия опытов с индуктивностью в цепях постоянного тока
Катушка индуктивности в цепи постоянного тока имеет нулевое сопротивление при моделировании. Показатели тока в цепи не совпадают с вычисленными значениями по закону Ома , так как в данной цепи свой вклад вносит внутреннее сопротивление вольтметра. При этом внутренним сопротивлением амперметрафактически можно пренебречь, то есть, падение напряжения на резисторе фактически равно ЭДС источника питания.
Во всех опытах при моделировании цепи источник имел нулевое внутреннее сопротивление.
3 Задание 2.2. Ёмкость в цепях переменного тока
Рисунок 5 – Схема с ёмкостью в цепи переменного тока
|
Опыт №4 |
U1 |
220 В | ||||
f |
5 кГц | |||||
C1 |
50000 мкФ | |||||
R1 |
100 Ом | |||||
IR1 |
2.2 А | |||||
| ||||||
Серия №2. Емкость конденсатора фиксирована, меняется частота переменного тока | ||||||
Опыт №1 |
U1 |
220 В |
| |||
f |
1 Гц | |||||
C1 |
0.01 мкФ | |||||
R1 |
100 Ом | |||||
IR1 |
14 мкА | |||||
|
n/n |
Параметры |
Осциллограммы | |||||
Опыт №2 |
U1 |
220 В | |||||
f |
1 кГц | ||||||
C1 |
0.01 мкФ | ||||||
R1 |
100 Ом | ||||||
IR1 |
14 мА | ||||||
1-2 |
90° | ||||||
Опыт №3 |
U1 |
220 В |
| ||||
f |
5 кГц | ||||||
C1 |
0.01 мкФ | ||||||
R1 |
100 Ом | ||||||
IR1 |
2.173 А | ||||||
Опыт №4 |
U1 |
220 В |
| ||||
f |
1 ГГц | ||||||
C1 |
0.01 мкФ | ||||||
R1 |
100 Ом | ||||||
IR1 |
2.2 А | ||||||
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● |
Таблица 8 – Серия опытов с ёмкостью в цепях переменного тока
Конденсатор в цепи переменного тока имеет реактивное сопротивление , где– частота,– ёмкость конденсатора. При протекании переменного тока через конденсатор напряжение на конденсаторе отстаёт от тока на 90°, т. е. вектор напряжения направлен вниз под углом 90° к вектору тока. Однако с ростом ёмкости или частоты источника сопротивление конденсатора уменьшается, следовательно, уменьшается общее сопротивление цепи. Однако на определённом этапе (опыт 3 первой серии опытов) ток возрастать прекращает, так как дальнейшее увеличение ёмкости не приводит к существенному уменьшению сопротивления цепи. При этом разность фаз между векторами входного и выходного напряжений приближается к нулю. Внутренним сопротивлением мультиметра в режиме измерения тока – 1 нОм – можно пренебречь.