Контрольные вопросы

1. Назовите известные вам способы выражения синусоидальных величин.

2. Как изображается синусоидальная величина в векторной форме?

3. Что такое векторная диаграмма?

4. Как определяются знаки углов на векторной диаграмме?

5. Как изображается синусоидальная величина в комплексной форме?

6. Почему для получения величины общего напряжения в цепи при последовательном соединении r и X_C необходимо векторное сложение активного и емкостного напряжений?

7. Что такое полное сопротивление цепи с последовательным соединением R, L, и С элементов?

8. Перечислите особенности режима в с последовательным соединением R, L, и С элементов при X_C > X_L?

9. В чем состоит отличие режима той же цепи, но X_L > X_C?

10. Каковы два необходимых и достаточных условия возникновения резонанса напряжений в однофазных цепях переменного тока?

11. При каком условии и почему напряжение на индуктивности и емкости при резонансе больше напряжения, приложенного к цепи?

12. Какую величину имеет коэффициент мощности при резонансе напряжения?

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ

СОЕДИНЕНИИ R, L И С ЭЛЕМЕНТОВ

ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Закрепить навыки сборки электрической схемы.

2. Закрепить навыки пользования электроизмерительными приборами.

3. Убедиться в том, что первый закон Кирхгофа в цепи синусоидального тока при параллельном соединении R, L и С элементов соблюдается только в векторной или комплексной форме.

4. Исследовать явление резонанса токов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R, L, и С элементов.

13

Лабораторная работа №3

2. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока в условиях резонанса токов.

3. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R и L элементов.

4. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R и С элементов.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать электрическую схему для исследования электрической цепи синусоидального тока при параллельном соединении R, L и С элементов согласно рис. 5;

2. Предоставить схему для проверки преподавателем.

3. Включить источник питания и плавно установить автотрансформатором напряжение U по указанию преподавателя.

4. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R, L и С элементов: снять показания ваттметра W, соответствующие активной мощности P всей цепи; измерить общий ток I₀ в цепи по показаниям амперметра А₁; измерить токи в катушке I_L по показаниям амперметра А₄, в резисторе по показаниям амперметра А₂, и в конденсаторе I_C по показаниям амперметра А₃. Результаты записать в табл. 4.

5. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R, L и С элементов в условиях резонанса токов. Медленно вводите сердечник в катушку, при этом наблюдайте за током в катушке I_L и током в конденсаторе I_C. Определите то положение сердечника, где ток в катушке I_L достигнет примерного равенства с током в конденсаторе I_C.

Небольшими перемещениями сердечника добейтесь того, чтобы ток в катушке I_L был больше тока в конденсаторе I_C примерно на 10%. Зафиксируйте сердечник. Затем снимите показания ваттметра W, соответствующие активной мощности P всей цепи; измерьте общий ток I₀ в цепи по показаниям амперметра А₁; измерьте токи в катушке I_L по показаниям амперметра А₂, в резисторе по показаниям амперметра А₃, и в конденсаторе I_C по показаниям амперметра А₄. Результаты записать в табл. 4.

6. Вывести движок ЛАТРа в исходное положение и выключить источник питания.

14

Лабораторная работа №3

Таблица 4

Состояние электрической цепи	U, В	I0, A	Ir, A	IL, A	IC, A	P, Вт
R-L-C
Резонанс токов
R-L
R-C

6. Отсоединить монтажный провод от клеммы конденсатора С и клеммы миллиамперметра А₄, отключив тем самым конденсатор. Теперь схема содержит только R и L элементы.

7. Включить источник питания и медленно установить автотрансформатором напряжение U по указанию преподавателя.

8. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R и L элементов: снять показания ваттметра W, соответствующие активной мощности P всей цепи; измерить общий ток I₀ в цепи по показаниям амперметра А₁; измерить токи в катушке I_L по показаниям амперметра А₄ и в резисторе I_r по показаниям амперметра А₂. Результаты записать в табл. 4.

15

Лабораторная работа №3

6. Вывести движок ЛАТРа в исходное положение и выключить источник питания.

7. Отсоединить монтажный провод от клеммы катушки индуктивности L и клеммы миллиамперметра А₃, отключив тем самым катушку. Теперь схема содержит только R и С элементы.

8. Включить источник питания и медленно установить автотрансформатором напряжение U по указанию преподавателя.

9. Исследовать электрическую цепь синусоидального тока при параллельном соединении R и С элементов: снять показания ваттметра W, соответствующие активной мощности P всей цепи; измерить общий ток I₀ в цепи по показаниям амперметра А₁; измерить токи в конденсаторе I_C по показаниям амперметра А₃ и в резисторе I_r по показаниям амперметра А₂. Результаты записать в табл. 4.

10. Вывести потенциометр ЛАТРа в исходное положение и выключить источник питания.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

На основании результатов экспериментальных исследований, помещенных в табл.4, заполните расчетную табл. 5.

1. Для расчета полной проводимости воспользуйтесь следующим выражением:

; .

2. Для расчета активной проводимости воспользуйтесь следующим выражением:

.

3. Для расчета реактивной проводимости воспользуйтесь следующим выражением:

.

4. Для расчета активного тока всей цепи воспользуйтесь следующим выражением:

.

5. Для расчета реактивного тока всей цепи воспользуйтесь следующим выражением

.

16

Лабораторная работа №3

6. Для расчета полной мощности всей цепи воспользуйтесь следующим выражением:

.

7. Для расчета реактивной мощности всей цепи воспользуйтесь следующим выражением:

.

8. Построить на комплексной плоскости в масштабе (на миллиметровой бумаге) треугольник проводимостей для первого опыта.

Таблица 5

Состояние электрической цепи	y, См	g, См	b, См	IА, A	IР, A	S, ВА	Q, ВАр	Cosφ
R-L-C
Резонанс токов
R-L
R-C

9. Построить на комплексной плоскости в масштабе (на миллиметровой бумаге) векторные диаграммы напряжения и токов для всех опытов.

10. Сделать выводы о соответствии векторных диаграмм первому закону Кирхгофа.