Скачать 92.02 Kb.
|
Цель работы: изучение трех цепей переменного тока, содержащих: а) два резистора, б) конденсатор и резистор, в) катушку индуктивности и резистор. Задача: Часть I: 1) определение коэффициента передачи напряжения в каждой цепи; 2) определение сдвига фаз между входным напряжением (ЭДС генератора) и силой тока в каждой цепи. Часть II: определение сопротивления резистора, емкости конденсатора и индуктивности катушки. Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-09, содержащая три электрические цепи; источник питания ИП; звуковой генератор PQ; электронный осциллограф РО. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ В работе исследуются электрические процессы в трех цепях переменного тока, состоящих из следующих последовательно соединенных элементов: а) двух резисторов с сопротивлениями R1 и R2 (цепь RR, рис. 1, а); б) резистора R2 и конденсатора С (цепь RC, рис. 1, б); в) резистора R2 и катушки индуктивности L (цепь RL, рис. 1, в). ![]() Uвых – переменное выходное напряжение; R1 – резистор с неизвестным сопротивлением; R2 = 75 Ом; C и L – неизвестные емкость и индуктивность Пусть источник переменного тока (генератор звуковой частоты), дающий напряжение U = U0 cost, (где U0 – амплитуда входного напряжения, а – циклическая частота) подключен к входу цепи. На рис. 1 клеммы подключения генератора к цепям – слева (сам генератор не показан). Будем характеризовать указанные цепи коэффициентом передачи К, представляющим собой отношение амплитуды напряжения на выходе цепи U0вых к амплитуде на входе ее U0: ![]() Напряжение на выходе цепи можно записать в виде Uвых = U0вых cos(t + ), где – разность фаз между выходным и входным напряжениями. Как видно из рис. 1, Uвых – это напряжение, снимаемое с резистора R2. По закону Ома Uвых = IR2, т. е. выходное напряжение прямо пропорционально силе переменного тока I в цепи и находится, следовательно, в одинаковой с ним фазе. Получаем для колебаний тока уравнение: I = I0 cos(t + ). Амплитуда выходного напряжения U0вых = I0R2, (2) где I0 – амплитуда силы тока в цепи. Из рассмотрения вынужденных колебаний в последовательном электрическом контуре (см. [2]) следует, что разность фаз между силой тока I в цепи и входным напряжением U (ЭДС) определяется из соотношения: ![]() ![]() ![]() ![]() Полное электрическое сопротивление цепи переменного тока, или импеданс, определяется по формуле ![]() ![]() Реальные элементы любой цепи переменного тока обычно обладают одновременно и активным и реактивным сопротивлениями. Если активное сопротивление много больше реактивного R >> X, то последним пренебрегаем. И наоборот , при X >> R пренебрегаем активным сопротивлением. Используя приведенные выше соотношения (1), (2), (3), получаем для коэффициента передачи ![]() Рассмотрим последовательно три цепи (см. рис. 1). Легко получаем для коэффициент передачи К и для угла сдвига фаз ![]() а) Цепь RR (R = R1 + R2; ХL = 0; ХС = 0): ![]() = 0. (4б) б) Цепь RC (R = R2, ХL = 0, XС = ![]() ![]() При условии ![]() К = СR2 = CR22, (5б) ![]() в) Цепь RL (R = R2, XL = L, XС = 0): ![]() При условии L >> R2, что имеет место в данной работе, получаем линейную зависимость К от ![]() ![]() ![]() ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Блок-схема установки представлена на рис. 2. ![]() Установка включает в себя четыре блока (рис. 2): кассету ФПЭ-09 с элементами изучаемых цепей и коммутатором, генератор сигналов низкочастотный PQ, электронный осциллограф РО и источник питания ИП, предназначенный для питания схемы коммутатора. В кассете (рис. 3) собраны элементы цепей, входящие в состав трех изучаемых электрических схем. В ней находится также коммутатор (автоматический переключатель). Напряжение U со входа изучаемой цепи подается на вход «Вх1» коммутатора, а напряжение Uвых с выхода изучаемой цепи – на вход «Вх2» коммутатора. С выхода коммутатора исследуемые напряжения подаются на вход «ВходY» осциллографа. Коммутатор с достаточно высокой частотой подает на вход осциллографа «ВходY» то напряжение U, то напряжение Uвых. Поэтому на экране однолучевого осциллографа можно одновременно наблюдать оба сигнала. Для получения устойчивого изображения колебаний на экране осуществляется синхронизация изучаемых сигналов, для чего с гнезда «Х» кассеты подается сигнал на гнездо осциллографа «Вход СИНХР.» (см. рис. 2). Генератор PQ является источником гармонической ЭДС (напряжения U). Осциллограф РО служит для измерения амплитуды напряжения на входе цепи U0 и амплитуды напряжения U0вых на ее выходе, а также для измерения угла сдвига фаз между силой ![]() Рис. 3. Принципиальная схема установки. Штриховыми линиями показаны кассета ФПЭ-09 и источник питания ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Часть I. В первой части определяется коэффициент передачи К в каждой цепи и сдвиг фаз между входным напряжением U и силой тока I.
![]()
![]() Часть II. (Часть II может выполняться независимо от того, выполнена часть I или нет). Во второй части определяются неизвестные величины: сопротивление резистора R1 в цепи RR, емкость С конденсатора в цепи RC, индуктивность катушки L в цепи RL.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Часть I
Часть II
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Очевидно, для постоянного тока = 0 и ХL = 0, а ХС = – разрыв цепи при наличии конденсатора. Во всех трех цепях внутренним сопротивлением генератора пренебрегаем. * При выполнении последовательно части I и части II сравните измеренный (7) и рассчитанный (5в), (6в) сдвиг фаз для = 20 кГц. |
![]() | Измерение с помощью осциллографа напряжения, тока, коэффициента мощности и определение параметров электрической цепи | ![]() | В большинстве случаев для управления инверторов используются системы управления замкнутого типа, содержащие цепи обратной связи,... |
![]() | На рисунке изображена принципиальная схема тиристорного стабилизатора напряжения в цепи переменного тока при использовании пары встречно-... | ![]() | Определение коэффициента наклона характеристики для регулирования частоты и напряжения в изолированной микросети |
![]() | Матюхин А. Ю., Рафиков Д. Г. Цифровые системы передачи: Контрольное задание и методические указания к изучению дисциплины. 210406... | ![]() | Целью освоения дисциплины «Радиотехнические цепи и сигналы» является изучение основных закономерностей обмена информацией на расстоянии,... |
![]() | Цель работы: исследовать зависимость мощности и коэффициента полезного действия от величины силы тока в цепи | ![]() | Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения, от чего он зависит, какова его размерность? |
![]() | Образовательная: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи | ![]() | Образовательная: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи |