План лабораторной работы

Задание 1. Определить электрические параметры катушки и конденсатора в цепи переменного синусоидального тока частотой f = 50 Гц.

1. Собрать электрическую схему c катушкой индуктивности (рис.13). Включая ваттметр, необходимо генераторные зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения, отмеченные звездочками, присоединить к одному и тому же проводу со стороны источника электрической энергии (генератора).

Рис.13. Схема исследования цепи переменного тока с катушкой индуктивности и с конденсатором: ЛАТР – лабораторный автотрансформатор (ЛАТР); V - вольтметр 75-150-300-600 В; A – амперметр 1-2 А; W – ваттметр U = 75-150-300-600 В, I = 1-2 A.

2. Установить напряжение, подаваемое на катушку U _ВХ = 70 В, с помощью ЛАТРа.

3. Измерить ток в цепи I и активную мощность Р.

4. Заменив катушку конденсатором, повторить пп.2 и 3.

5. Рассчитать параметры катушки индуктивности и конденсатора, указанные в табл.4.

6. Результаты измерений и вычислений внести в табл. 4.

7. Построить векторные диаграммы для цепей переменного тока с катушкой индуктивности и с конденсатором.

Задание 2. Получение резонанса напряжений в цепи переменного тока с последовательным соединением катушки и конденсатора.

1. Собрать электрическую схему (рис.14), используя приборы перечисленные в задании 1. Для измерения напряжений катушки U _K и конденсатора U _С использовать вольтметр V ₁ со свободными концами.

Рис.14. Схема исследования цепи переменного тока с последовательным соединением катушки и конденсатора.

2. Установить напряжение на входе исследуемой электрической схемы U_вх = 20 В с помощью ЛАТРа.

3. Измерить токи I, активные мощности P, напряжения на катушке U _К и конденсаторе U _C, изменяя емкость батареи конденсаторов (установленной на стенде) от 12 до 32 мкФ в следующем порядке: 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 мкФ,

4. Рассчитать параметры последовательной цепи переменного тока, указанные в табл.5.

5. Результаты измерений и вычислений внести в табл. 5.

6. Построить графики зависимостей тока в цепи I, напряжений на катушке U _К и конденсаторе U _C, активной мощности цепи Р, а также коэффициента мощности cos φ от емкости конденсаторной батареи.

7. Построить векторные диаграммы цепи переменного тока, соответствующие значениям емкости С = 16 мкФ, С = 26 мкФ и С = С _Р (резонанс напряжений).

Содержание отчета

1. Электрические схемы с обозначениями приборов.

2. Расчет параметров последовательных цепей переменного тока.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Графики зависимостей I (C), U_K (C), U_C (C), Р (C), cos φ(C).

5. Векторные диаграммы.

Контрольные вопросы

1. Как обозначается реальная катушка индуктивности и конденсатор на электрической схеме?

2. Можно ли измерить активное и индуктивное напряжения, падающие на катушке?

3. Что покажет ваттметр, установленный в цепи переменного тока с конденсатором?

4. Что необходимо знать для вычисления индуктивности катушки и емкости конденсатора, если известны их индуктивное и емкостное сопротивления?

5. Как изменятся активное и индуктивное сопротивления катушки при изменении частоты питающего тока?

6. Как изменяется сопротивление конденсатора при увеличении его емкости?

7. Почему косинус угла сдвига фаз между напряжением и током называется коэффициентом мощности?

8. Можно ли вычислить коэффициент мощности по треугольнику сопротивлений?

9. Чему равно активное сопротивление конденсатора?

10. Чему равен коэффициент мощности в схеме с конденсатором?

11. Какое условие должно выполняться в схеме с последовательным соединением R, Х_L и Х_C для получения резонанса напряжений?

12. Чему равен коэффициент мощности цепи при резонансе напряжений?

13. Почему явление в последовательной цепи переменного тока, когда ее полное сопротивление минимально, называется резонансом напряжений?

14. Какими способами можно получить резонанс напряжений в последовательной цепи переменного тока?

15. Какую мощность измеряет ваттметр?

16. При каком условии все напряжение, приложенное к зажимам последовательной RLC -цепи будет падать на активном сопротивлении?

17. Как и почему изменяется активная мощность в последовательной RLC -цепи при изменении емкости конденсатора?

18. Может ли в последовательной RLC -цепи протекать один и тот же ток при различных значениях емкости конденсатора?

19. Как изменится ток в последовательной RLC -цепи при переключении ее с переменного напряжения на постоянное той же величины?

20. В каких единицах измеряются активная, реактивная и полная мощность цепи переменного тока?

Таблица 4

Элементы цепи	Измеренные величины	Вычисленные величины
U	I	P	Zк	cos φ	S	Q	R	X	L	C
В	А	Вт	Ом	–	ВА	ВАр	Ом	Ом	Гн	мкФ
Катушка		0,42	9,3
Конденсатор		0,70

Таблица 5

Измеренные величины	Вычисленные величины
№ опыта	C	I	Uк	Uc	P	Rк	XL	Zк	Xc	QL	QC	Q	S	cos φ	φ	UR	UL
мкФ	А	В	В	Вт	Ом	Ом	Ом	Ом	ВАр	ВАр	ВАр	ВА	–	град	В	В
		0,17	28,5	45,1	1,52
		0,23	38,6	52,3	2,82
		0,30	51,1	59,7	4,77
		0,36	60,4	63,7	6,79
		0,38	63,8	60,5	7,60
		0,36	60,4	52,8	7,02
		0,34	56,5	44,7	6,02
		0,31	52,0	38,0	5,09
		0,29	48,7	33,0	4,40
		0,27	45,3	28,7	3,76
		0,25	42,0	24,9	3,31

Дата добавления: 2015-05-06