Исследование электрического сопротивления в цепях переменного синусоидального тока

Лабораторная работа №3

Цели работы: 1. Изучение особенностей электрического сопротивления в цепях переменного тока и его влияние на основные электрические характеристики цепи.

2. Получение навыков анализа простых цепей переменного тока, содержащих активные и реактивные сопротивления.

3. Экспериментальное определение параметров элементов, физических величин и характеристик электрической цепи.

Оборудование: 1. Вольтметр (300 В).

2. Амперметр (АВО-5М: 1,2А).

3. Ваттметр (150 Вт).

4. Фазометр.

5. Катушка индуктивности (3600 витков).

5. Сопротивление (реостат – 5 кОм).

6. Соединительные провода.

Рекомендательный библиографический список: [1], Гл.1: §1.2 (1.2.1 – 1.2.4); [2], Гл.2: §§2.1 – 2.15; [3], Гл.2: с.110 – 119; [4], Гл. 2: §§2.1 – 2.10, 2.12 – 2.22; [5], Гл.5: §§5.1. – 5.12.

В общем случае явления в цепи переменного тока, содержащей актив­ное сопротивление r, индуктивность L и емкость C, намного сложнее, чем в цепи постоянного тока. В цепях постоянного тока индуктивность и емкость проявляют себя только в моменты включения, отключения цепи или изменения ее параметров, когда изменяется ток и появляется ЭДС самоиндукции e_L = – Ldi/dt в индуктивности и напряжение u_C = (1/ C)·∫ idt на емкости. В цепях перменного тока происходит непрерывное измене­ние напряжения и тока, в результате чего возникает изменяю­щиеся во времени ЭДС e_L и напряжение на емкости u_C.

При рассмотрении электрических цепей постоянного тока сопротив­ление R элементов и проводников называют просто сопротивлением. В цепях переменного тока этот параметр называют активным сопротивле­нием r. Под активным сопротивлением понимают сопротивление провод­ников и других элементов переменному току. Сопротивление одного и того же проводника переменному току больше, чем постоянному. Это обусловлено вытеснением переменного тока к поверхности провод­ника (так называемый, скин-эффект). При малых частотах (десятки, сот­ни Гц) увеличение сопротивления незначительно и активное сопротив­ление оп­ределяется по той же формуле, что и сопротивление постоянно­му току. При частотах в сотни тысяч и более герц активное сопротив­ление может оказаться намного больше сопротивления постоянному то­ку. Величина ε, равная отношению r к R, называется коэффициентом поверхностного эффекта: ε = r/R > 1. Он всегда больше единицы и зависит от диаметра провода, его удельного сопротивления и частоты переменного тока.

1. Рассмотрим сначала электрическую цепь, содержащую только ак­тив­ное сопротивление (рис. 3.1).

Дата добавления: 2015-05-06