Лабы / Лабораторная работа 11

Лабораторная работа № 11.

Закон Ома для переменного тока.

Цель: определить сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока.

Оборудование и принадлежности: источник питания, вольтметр, амперметр, активное сопротивление, конденсатор, катушка индуктивности.

Порядок выполнения задания.

1. Собрали схему с сопротивлением R (рис.1), установив переключатели пределов шкалы вольтметра и амперметра на максимальные значения. 2. Включить схему в электрическую сеть переменного тока, следя, чтобы стрелки приборов не вышли за пределы шкалы.

3. Отсчитали показания по шкале вольтметра и амперметра n_v и n_a (количество делений) и вычислить значения напряжения и тока:

U = U_пр.*n_v/n_ш и I = I_пр.*n_a/n_ш

где U_пр.= 30V, I_пр.= 40A - предельные значения шкалы приборов,

n_ш – полное число делений шкалы.

4. Определили значение R по измеренным значениям напряжения U и силы тока I.

А а U = U_пр.*n_v/n_ш = 30(41/150)= 8,2 В

I = I_пр.*n_a/n_ш = 40(54/100)=21,6 mA = 0,0216 A

R = U / I = 8,2 В/0,0216 A = 379,62 Ом

U V R

б

Рис.1

5. Включили в цепь вместо сопротивления конденсатор (рис.2) и выполнить измерения в том же порядке. Рассчитали сопротивление емкости Z_c и определили емкость конденсатора С.

U

U = U_пр.*n_v/n_ш = 30 × (32/150)= 6,4 В

V I = I_пр.*n_a/n_ш = 40 × (70/100) = 28 mA = 0,028 A

а б Z_C = U / I = 6,4 В/0,028 A = 228,57 Ом

A Z_C = 1/C; С = 1/w Z_C; w= υ × /2;

I w = 50 × 3.14 × 2 = 314 Гц

С

Рис.2 С = 1/w Z_C = 1/ 314 × 228.57 = 0,000014 Ф

6. Собрать схему с катушкой индуктивности L (рис.3). Омическое сопротивление (активное сопротивление) катушки равно R_L=13 Ом.

7. Измерили напряжение и силу тока в цепи и произвели расчет полного сопротивления Z, индуктивного сопротивления Z_L и индуктивности L.

U

U = U_пр.*n_v/n_ш = 30× (58/150)= 11,6 В

V I = I_пр.*n_a/n_ш = 40× (41/100)=16,4 mA = 0,0164 A

Z_L = U / I = 11,6 В/0,0164A = 707,32 Ом

L A

I

Рис.3 Z_L=R² + (L)² =13²⁼ + (314 × L)²;

707,32 = Ö169 + 98596L²

500301,58 = 169 + 98596L²

98596L² = 500132,58

L² = 5,07

L = 2,25

8. Собрали схему с активным сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С (рис.4). Включили ее в цепь и по показаниям приборов определили полное сопротивление цепи. Данные занесли в таблицу.

9. Рассчитали полное сопротивление цепи по формуле:

Z_В =  Z_И² +(L-1/C)². Значения R, L, C мы брали из предыдущих упражнений.

а А R U = U_пр.*n_v/n_ш = 30(62/150)= 12,4 В

I = I_пр.*n_a/n_ш = 40(35/100)=14 mA = 0,014 A

Z_И = U / I = 12,4 В/0,014 A = 885,714 Ом

U V I C

Z_В =  Z_И² +(L-1/C)² =(885,714)² +(314×

× 2,25-1/314 ×0,000014)² =757893,49 +

б L + (706,5-227,48)²=(57893,49 + (479,02)² =

Рис. 4 =  757893,49 + 229460,16 = 987353,65 =

= 993,66 Ом

10. Сопоставили измеренное (Z_изм.) и вычисленное (Z_выч.) полное сопротивление: Z_И < Z_В (885,714Ом < 993,66 Ом)

Вывод:

Собрали схемы и определили сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока. Находили емкостное и индуктивное сопротивление. При измерении сопротивления в схеме с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью выявили, что измеренное сопротивление меньше вычисленного.