Порядок виконання роботи. 1. З’єднайте послідовно реостат, котушку індуктивності і батарею конденсаторів (рис.2.5)
1. З’єднайте послідовно реостат, котушку індуктивності і батарею конденсаторів (рис.2.5). Ручку ЛАТРа поверніть до упору проти годинникової стрілки. 2. Ввімкніть вимикач і регулятором напруги виставте задане викладачем значення напруги. 3. Виміряйте силу струму, величину напруги і потужність на окремих елементах схеми і в усьому колі. Дані вимірювання занесіть до таблиці 2.2.
Рис. 2.5. Послідовне з’єднання опору, котушки та конденсатора
Таблиця 2.2 Результати вимірювань
4. За експериментальними даними розрахуйте опори для всього кола, та окремо для реостата, котушки і конденсатора:
- повний опір
- активний опір
- реактивний опір
5. Розрахуйте коефіцієнт потужності.
6. Визначте ємність конденсатора та індуктивність котушки (для f = 50 Гц)
7. Розрахуйте активну та реактивну складові напруги на елементах схеми:
8. Знайдіть повну, активну та реактивну потужності:
Отримані дані занесіть до таблиці 2.3.
Табл. 2.3 Результати розрахунків
Рівняння електричного стану послідовного кола змінного струму в комплексній формі, згідно із другим законом Кірхгофа,
U = U R + U L + U C. (2.16)
Відповідно, напруги на ділянках кола
U R = U аR, U L = U аL + j U рL, U С = U аС – j U рС, (2.17)
Таким чином, враховуючи рівняння (2.16), комплексне значення загальної напруги кола буде
U = (U аR + U аL + U аС) + j(U рL – U рС) = U а + j U р. (2.18)
9. Запишіть рівняння електричного стану кола для своїх розрахункових значень. 10. Відшукайте діюче значення напруги джерела
Запишіть його значення в таблицю 2.2.
11. На основі рівнянь (2.16) та (2.17) побудуйте в масштабі векторну діаграму струму і напруг у комплексній площині (приклад векторної діаграми показаний на рис. 2.6). Нижче приведений порядок будування векторної діаграми.
Рис. 2.6. Приклад векторної діаграми струму і напруг у комплексній площині Порядок будування векторної діаграми.
Оберіть масштаб для вектора струму І та помістіть його на вісь дійсних чисел (+1). Оберіть масштаб для напруг та відкладіть на цій же вісі вектор напруги на реостаті (U R = U аR). Вектор напруги на котушці U L будується як сума двох складових: активна U аL співпадає із струмом по фазі, а реактивна складова U рL випереджає струм на 90°, тобто, співпадає з віссю (+j). Аналогічно будується вектор напруги на конденсаторі U С: активна складова U аС співпадає із струмом по фазі, а реактивна складова U рС відстає від струму на 90°, тобто співпадає з віссю (-j). Далі, згідно з рівнянням (2.16), треба зробити додавання векторів U R, U L та U С і отримати вектор повної напруги кола U.
12. Лінійкою виміряйте отриманий вектор повної напруги кола та помножте його довжину на масштаб напруг. Запишіть отримане значення в таблицю 2.2. 13. Порівняйте експериментальне, розрахункове та графічне значення напруги джерела живлення (див. таблицю 2.2). 14. Побудуйте трикутники потужностей для окремих елементів схеми і всього кола.
Контрольні запитання 1. Чим відрізняються активний, індуктивний і ємнісний опори за своїм проявом у колах змінного струму? 2. Які енергетичні процеси протікають в активних і ємнісних опорах у колах змінного струму? 3. Що таке коефіцієнт потужності і що він характеризує? 4. Як змінюються активний, індуктивний та ємнісний опори з ростом частоти напруги? 5. Як записується закон Ома для послідовного кола змінного струму? 6. Що таке резонанс напруги і коли він спостерігається? 7. Чому дорівнює коефіцієнт потужності при резонансі? 8. Чому при резонансі напруга на котушці індуктивності або конденсаторі може бути більшою, ніж напруга на джерелі живлення?
|
(2.9)
(2.10)
(2.11)
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)
. (2.19)
