Порядок выполнения работы. 1. Собрать на рабочем поле экрана электрическую цепь синусоидального тока с параллельным соединением резистора

 

1. Собрать на рабочем поле экрана электрическую цепь синусоидального тока с параллельным соединением резистора, катушки и конденсатора (рис. 4.3).

 

 

 

Рис. 4.3. Схема цепи с параллельным соединением

резистора, катушки и конденсатора.

 

 

2. Задать параметры элементов цепи согласно варианту (табл.4.1):

 

Табл.4.1.

№ варианта
Напряжение источника питания U, В
Частота напряжения источника питания f, Гц
Начальная фаза напряжения источника питания
Сопротивление резистора R, Ом
Индуктивность катушки L, мГн
Активное сопротивление катушки индуктивности RL, Ом
Емкость конденсатора C, мкФ

 

3. Заполнить таблицу согласно снятым показаниям приборов (табл.4.2). Рассчитать недостающие параметры. Построить векторную диаграмму для исследуемой цепи.

 

Табл. 4.2.

Элементы цепи

Измеренные величины

Известные величины

Вычисленные значения

U В

I А

R Ом

L Гн

C мкФ

Y

G

B

cosφ

φ

Q Вар

P Вт

См

Цепь в целом

Резистор

-

-

Катушка индуктивности

-

Конденсатор

-

-

 

Полная проводимость: ;

Активная проводимость ветви с резистором: ;

Активная проводимость ветви с индуктивностью: ;

Активная проводимость ветви с конденсатором равна нулю.

 

Реактивная проводимость ветви с резистором равна нулю.

Реактивная проводимость ветви с индуктивностью:

Реактивная проводимость ветви с конденсатором: .

Полная проводимость цепи в целом: .

Из треугольника проводимостей (рис. 4.4):

 

 

 

 

Рис. 4.4.

 

Коэффициент мощности: ;

Угол сдвига фаз: ;

 

Из треугольника мощностей:

 

 

P = S cosφ; Q = S sinφ, S = UI.

 

 

Рис. 4.5.

Построение векторной диаграммы целесообразно начать с построения вектора напряжения, так как при параллельном соединении элементов напряжение является общим для всех элементов. Согласно первому закону Кирхгофа ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов, протекающим по элементам:

 

.

 

Вектора токов строятся в масштабе, относительно вектора напряжения (рис. 4.6).

Рис. 4.6.

 

4. Согласно условию возникновения резонанса токов в цепи с параллельным соединением элементов:

 

;

 

;

 

.

 

Необходимо рассчитать значение частоты f ₀ питающего напряжения, при которой в цепи возникнет резонанс.

Задать частоту напряжения источника, равную резонансной частоте f ₀.

Снять показания приборов и заполнить таблицу. Построить векторную диаграмму цепи.

5. Рассчитать значение индуктивности, при которой в цепи возникнет резонанс.

Задать индуктивность катушки, равную резонансному значению L ₀.

Снять показания приборов и заполнить таблицу. Построить векторную диаграмму цепи.

6. Рассчитать значение емкости конденсатора, при которой в цепи возникнет резонанс

Задать значение емкости конденсатора, равную резонансному значению С ₀. Снять показания приборов и заполнить таблицу. Построить векторную диаграмму цепи.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Каким образом осуществляется параллельное соединение элементов в электрической цепи?

2. Как определяются активная и реактивные проводимости?

3. Что такое резонанс токов?

4. Условия возникновения резонанса токов?

5. Изменением каких параметров электрической цепи можно обеспечить в ней режим резонанса токов? Дайте примеры практического использования резонансных явлений в электрических цепях.

 

 

Лабораторная работа №5.