Контрольные вопросы

1. Чем принципиально отличаются переходные процессы в цепях второго порядка от процессов в цепях первого порядка?

2. Что такое добротность цепи второго порядка и логарифмический декремент затухания?

3. Какие режимы возможны в цепях второго порядка и чем они определяются?

4. Почему в реальных цепях колебания в цепи при импульсном воздействии с течением времени уменьшаются по амплитуде?

5. Запишите выражение для постоянной времени цепи через добротность. Как влияет добротность на длительность переходных процессов?

6. Как влияет величина внутреннего сопротивления источника на длительность переходных процессов в последовательном и параллельном контурах?

7. На что и как повлияет подключение омического сопротивления параллельно какому-нибудь реактивному элементу контура?

8. Как может выглядеть реакция колебательного контура при добротности Q =5 ÷10 на воздействие импульса прямоугольной формы, если момент окончания импульса придется на целое или нецелое число периодов затухающих колебаний?

9. Какими физическими процессами вызвано появление колебаний в контуре при воздействии в виде перепада тока или напряжения?

Лабораторная работа 3 Исследование цепей при гармоническом воздействии

Цель работы:измерения в цепях при гармоническом воздействии и проверка законов Ома и Кирхгофа.

Задание 1

1. Для цепи своего варианта рассчитайте комплексные амплитуды токов ветвей и падения напряжения на всех элементах цепи. Примите амплитуду колебаний входного воздействия 10 В, начальную фазу равную нулю, а круговую частоту - 0,9 от резонансной частоты цепи. Схемы по вариантам и номиналы элементов даны в прил. 2.

2. Проверьте выполнение первого и второго законов Кирхгофа.

3. Постройте качественно векторную диаграмму токов и напряжений в цепи.

Задание 2

1. Смоделируйте заданную цепь и продумайте эксперимент по измерению токов и напряжений в цепи с помощью вольтметров, амперметров, осциллографа или BodePlotter. Важно понимать, как можно измерить напряжение или ток с учетом заземления одного из выводов прибора. При гармоническом воздействии значение суммы токов или напряжений зависит не только от амплитуды колебаний, но и от разности фаз токов или напряжений. Поэтому необходимо тщательно продумать, как вы будете подключать фазометр (роль которого может выполнятьBodePlotter) для измерения фаз токов или напряжений. Обычно удобно измерять разности фаз токов/напряжений относительно входного напряжения цепи, а затем определять элементарным вычислением начальные фазы или разности фаз для всех токов и/или напряжений.

2. С помощью необходимых вам приборов измерьте напряжения и токи (их амплитудные или действующие значения и начальные фазы).

3. Проверьте выполнение законов Кирхгофа для измеренных величин и сравните их с расчетными значениями.

4. Подключив осциллограф, убедитесь, что напряжения на любом участке цепи остаются гармоническими по форме.

Контрольные вопросы

1. При импульсном воздействии в цепях с реактивными элементами форма выходного сигнала меняется по сравнению с входным воздействием. Чем можно объяснить то, что при гармоническом воздействии форма токов и напряжений на любом участке цепи остается гармонической?

2. В чем заключается метод комплексных амплитуд? Каков алгоритм анализа цепей методом комплексных амплитуд?

3. Как переходить от мгновенных значений токов/напряжений к их комплексным амплитудам?

4. Как записать мгновенное значение тока/напряжения, если комплексная амплитуда задана в алгебраическом виде: а) с отрицательной реальной частью? б) с положительной реальной частью?

5. Что такое векторная диаграмма токов и напряжений и что по ней можно определить?

6. Что такое реальное и комплексное сопротивление элементов или участков цепи? Как записываются сопротивления (импедансы) цепи в комплексном виде?

7. Как рассчитывается мощность в цепи гармонического тока? Что такое активная и реактивная мощности? Почему они зависят от разности фаз?

8. Что такое амплитудное, среднее и действующее значения гармонического тока?