Контрольні питання

1. Яка мета лабораторної роботи?

2. Яке ввімкнення котушок називають узгодженим, а яке зустрічним?

3. В чому заключається явище самоіндукції?

4. В чому заключається явище взаємної індукції?

5. Що таке індуктивність і від яких факторів вона залежить?

6. Що таке взаємна індуктивність, від чого вона залежить?

7. Як виміряти індуктивність методом ваттметра?

8. Як виміряти взаємну індуктивність метотодом узгодженого та зустрічного ввімкнення?

9. Як виміряти взаємну індуктивність методом амперметра і вольтметра?

Лабораторна робота № 11

Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ЗМІННОГО СТРУМУ

ПРИ ПОСЛІДОВНОМУ З’ЄДНАННІ АКТИВНИХ ТА

РЕАКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ.

Робоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття : 90 хв.

Мета роботи: вивчити нерозгалужене коло змінного струму з активним та реактивним опором, побудувати векторні діаграми та трикутники напруги, опорів та потужностей.

Прилади та обладнання.

Назва приладів та обладнання	Тип	Кількість	Технічні характеристики
ЛАТР		1
Вольтметр		1
Амперметр		1
Ватметр		1
Батарея конденсаторів		1
Котушка індуктивності		1

Теоретичні відомості

1. У колі що містить активний опір і індуктивність, вектор активної напруги випереджає струм на кут 90⁰ (мал.11.1, а)

Мал. 11.1. Векторні діаграми і трикутники опорів і потужностей для кола змінного струму з послідовним з'єднанням активного і індуктивного елементів.

Повна напруга рівна геометричній сумі напруг на окремих ділянках:

і випереджає вектор струму на кут φ.

Повний опір кола:

містить активну і індуктивну складову: R = U_R / I, X_L = U_L / I.

Повна потужність ланцюга:

Де P = U_R I – активна потужність;

Q_L – індуктивна потужність.

Застосовуючи формулу закону Ома, можна записати формули для розрахунку потужностей:

S = I² Z = U² / Z

P = I² R = U²_R / R = I U_R

Q_L = I² X_L = U²_L / X_L = I U_L

На основі векторної діаграми можна побудувати трикутники напруг, опорів і потужностей (див. мал. 11.1 ,б, в, г). Всі ці трикутники подібні, причому у протилежність трикутникам напруг трикутники потужностей і опорів складаються з відрізків, а не з векторів, оскільки опори і потужності – скалярні величини.

Силу струму в колі можна визначити за формулою:

2. У колі, що містить активний опір і ємність, векторна діаграма і трикутники напруг, опорів і потужностей матимуть негативний кут φ, тобто вектор струму випереджатиме вектор напруги (мал. 11.2, а).

Мал. 11.2. Векторні діаграми і трикутники опорів і потужностей для кола з послідовним з'єднанням активного і ємнісного елементів

Розглянувши трикутники напруг, опорів і потужностей (див. мал. 11.2, б,в,г), можна записати формули для кола, що містить активний опір і ємність:

Реактивний ємнісний опір : X_C = 1/2πƒC.

3. Величину кута φ визначають з прямокутних трикутників, розглянутих раніше, за формулами:

Sinφ = U_P / U = X / Z = Q / S,

Cosφ = U_R / U = R /Z = P / S,

tgφ = U_P / U_R = X / R = Q / P,

де U_P, X, Q – реактивні напруга, опір і потужність.

Останні формули дозволяють зв'язати активний і реактивний опори, напруг і потужності за допомогою тригонометричних функцій:

R = Z cosφ; X = Z sinφ; U_R = U cosφ;

U_P = U sinφ; P = S cosφ; Q = S sinφ.

Особливе значення має Cosφ, який називається коефіцієнтом потужності і входить в формулу активної потужності: P = U I cosφ.

Живлення від джерела регульованої змінної напруги.

Мал. 11. 3Схема для вивчення послідовного з’єднання активного і реактивного елементів.