Рабочее задание

1. Рассчитать величины R и C, при которых напряжения на входе и выходе равны по модулю и сдвинуты по фазе на угол  = 20, 30, 45, 60, 80 (R – общее активное сопротивление цепи R = R_к + R_р). Параметры катушки R_к и L_к указаны на стенде.

2. Собрать на универсальной панели схему фазовращающего четырехполюсника, приведенную на рисунке. Установить напряжение на входе U₁ = 5 В и частоту 500 Гц. В течение опыта поддерживать U₁ постоянным.

3. Установить на магазинах сопротивлений и емкостей рассчитанные в п. 1 значенияиC, соответствующие различным значением ,

с точностью, которую позволяют достичь применяемые магазины. Измерить электронным вольтметром напряжения на выходе и на резисторе. С помощью осциллографа измерить фазовый сдвиг междуи. При этом рекомендуется усиление каналов осциллографа отрегулировать так, чтобы амплитудыибыли равными. Опытные данные внести в таблицу.

Экспериментальные и расчетные данные

f

U1



R

C

Опытные данные

Расчетные данные

U1

U2



I

z

x

xк

Lк

1

2



Гц

В

град.

Ом

мкФ

В

В

град.

–

А

Ом

Ом

Ом

Гн

град.

град.

град.

Обратить внимание на неизменное равенство амплитуд ина экране осциллографа при различных или неизменность отношения при неотрегулированном осциллографе.

4. По данным п. 3 рассчитать I, z, x, ,,. Расчетные данные внести в таблицу.

5. Сравнить заданные и полученные экспериментально величины и (задано ).

6. Для одного из значений  построить топографическую диаграмму.

7. По данным таблицы построить круговую диаграмму напряже- ния .

Методические указания и рекомендации

1. Индуктивность катушки указана на стенде. Передаточной функцией четырехполюсника (по напряжению) для схемы рис. 13.1 является выражение

,

что, впрочем, соответствует известной формуле делителя напряжения. Для дальнейшего расчета воспользуемся обратной величиной:

,

где . После разделения действительной и мнимой частей и перевода левой части уравнения в алгебраическую форму с учетомполучаем

,

,

откуда при и известных и определяютсяR и C:

,

.

Расчет величин R() и R_p() удобно произвести на компьюте- ре (программа Mathcad). На экран выводятся сразу все требующиеся значения R и R_p. Переменную  следует задавать в радианах:

2. Напряжения иизмеряются электронным вольтметром, переключатель пределов которого в начале измерения установить в положение 10 В с учетом, что напряжениеU₂ может превышать U₁. Фазовый сдвиг между иизмеряется электронным осциллографом.

3. По известным значениям U₁, U_p, R, C, L_к рассчитываются:

– ток в схеме I = U_p / R_p;

– модуль полного сопротивления, z = U₁ / I ;

– входное реактивное сопротивление, ;

– угол сдвига фаз между I и ,;

– угол сдвига фаз между I и ,;

– угол  = ₁ + ₂ .