4. Содержание отчета

1. Схема исследуемой цепи.

3. Основные расчетные соотношения.

4. Таблица по форме 1.1 с результатами измерений и вычислений.

5. Расчет баланса мощностей.

5. Краткие выводы.

5. Вопросы для самопроверки

1. Сформулировать закон Ома для участка цепи.

2. Сформулировать первый и второй законы Кирхгофа.

3. Сколько независимых уравнений необходимо составить для расчета сложной цепи по первому закону Кирхгофа?

4. Сколько независимых уравнений необходимо составить для расчета сложной цепи по второму закону Кирхгофа?

5. Чему равна общая ЭДС при последовательном включении источников энергии?

6. Сформулируйте баланс мощностей для цепей постоянного тока.

Л и т е р а т у р а: [2], c. 14...18.

Работа 2 (в). Исследование линейных элементов электрических цепей

1. Цель работы

Экспериментальное исследование линейных элементов R, L и C методом компьютерного моделирования.

2. Основные теоретические положения

Этот раздел смотри в описании к физической лабораторной работе 2.

3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с методикой моделирования (приведена в конце 5-й работы) простых цепей переменного тока на компьютере.

2. Выбрать свой вариант из табл. 2.1. Номер варианта должен быть равен последней цифре шифра студента.

Таблица 2.1

№ варианта	R0, Ом	R, Ом	L, мГн	С, мкФ	f , Гц
1	1	510	70	0,2	1000
2	1	510	50	0,1	2500
3	1	510	30	0,15	2000
4	1	510	70	0,25	1000
5	1	510	50	0,1	2000
6	1	510	30	0,2	1500
7	1	510	70	0,25	1000
8	1	510	50	0,1	2000
9	1	400	100	0,1	1000
0	1	300	90	0,15	2000

3. «Собрать» цепь (рис. 2.1), содержащую только активное сопротивление R, измерительные приборы (ваттметр, амперметр, вольтметр) и датчик тока. На рис. 2.1 показан случай, когда исследуемым элементом является индуктивность

4. Установить параметры цепи и частоту синусоидального напряжения в соответствии со своим вариантом. Действующее значение напряжения источника U_вх установить в пределах 510 В. Перевести приборы в режим измерения переменного тока (АС).

5. «Включить» цепь и записать показания измерительных приборов в соответствующую строку табл. по форме 2.1.

6. Рассчитать значение активного сопротивления R, активную мощность Р и коэффициент мощности cosφ, воспользовавшись соотношениями:

; Р = UI cosφ; cosφ = arctg x/R.

В этих расчетах следует учесть, что х = 0.

Рис. 2.1

Форма 2.1

Вид Элемента	Измерено				Вычислено
	U1, В	I, А	Р, Вт	cosφ	R, Ом	xL , Ом	xC , Ом	L, Гн	С, Ф	Р, Вт	cosφ
R
L
C

Полученные расчетные результаты занести в соответствующую графу табл. по форме 2.1 и сопоставить расчетные R, Р и cosφ с установленными, согласно варианта, значениями. Убедиться в том, что значения этих параметров практически совпадают.

7. Настроить «осциллограф» и получить на его экране синусоиды тока и напряжения на сопротивлении. Напряжение на входе цепи практически равно напряжению на сопротивлении, так как сопротивления приборов (ваттметра и амперметра) не учитываем. Осциллограф имеет два канала. Канал А фиксирует мгновенное значение напряжение на исследуемом элементе. Канал В подключен к датчику тока и фиксирует мгновенное значение тока в цепи.

Скопировать экран монитора при помощи клавиши Prt Scr. Нажатие этой клавиши позволяет занести в буфер обмена содержимое экрана монитора. Затем из буфера скопировать в программу Paint, выделить нужный фрагмент, и перенести в нужный файл (отчет по лабораторным работам).

Анализируя полученные графики u и i, убедиться в том, что в цепи с активным сопротивлением ток и напряжение совпадают по фазе.

Построить в тех же масштабах векторную диаграмму тока и напряжения цепи для амплитудных или действующих значений. При этом начальная фаза напряжения может быть выбрана любой и отличаться от ее значения на осциллографе. Указать на этой диаграмме угол сдвига фаз.

8. «Собрать» цепь, содержащую только индуктивность L, т. е вместо активного сопротивления включить индуктивность. При этом все приборы и датчик тока остаются.

9. Установить заданную величину индуктивности (табл. 2.1). «Включить» цепь и полученные данные (напряжение, ток, мощность, коэффициент мощности) занести в табл. по форме 2.1.

Рассчитать величину индуктивного сопротивления x_L и индуктивности L цепи, воспользовавшись формулами

и .

Затем рассчитать активную мощность Р и коэффициент мощности cosφ, воспользовавшись соотношениями указанными в п. 6. В этих расчетах следует учесть, что R = 0.

Полученные расчетные значения занести в соответствующую графу табл. по форме 2.1 и сопоставить величину L с установленным согласно варианта значением и расчетные Р и cosφ с измеренными значениями. Убедиться в том, что эти значения параметров практически совпадают.

10. Настроить осциллограф и получить на его экране синусоиды тока и напряжения на индуктивности. Скопировать полученные осциллограммы.

11. Анализируя полученные графики u и i, убедиться в том, что в цепи с индуктивностью ток отстает от напряжения по фазе на четверть периода, то есть на 90 или  / 2 радиан.

Построить в тех же масштабах векторную диаграмму тока и напряжения цепи для амплитудных или действующих значений. Указать на этой диаграмме угол сдвига фаз.

12. «Собрать» цепь, содержащую только конденсатор С, т. е вместо индуктивности L включить конденсатор С. При этом все приборы и датчик тока остаются.

13. «Включить» цепь и полученные данные (напряжение, ток, мощность, коэффициент мощности) занести в табл. по форме 2.1.

Рассчитать величину емкостного сопротивления x_C и емкости С, воспользовавшись формулами

и .

Затем рассчитать активную мощность Р и коэффициент мощности cosφ, воспользовавшись соотношениями указанными в п. 6. В этих расчетах следует учесть, что R = 0.

Полученные расчетные значения занести в соответствующую графу табл. по форме 2.1 и сопоставить величину С с установленным согласно варианта значением и расчетные Р и cosφ с измеренными значениями. Убедиться в том, что эти значения параметров практически совпадают.

14. Настроить осциллограф и получить на его экране синусоиды тока и напряжения на емкости.

Анализируя полученные графики u и i, убедиться в том, что в цепи с емкостью ток опережает напряжение по фазе на четверть периода, то есть на 90 или  / 2 радиан.

Построить в тех же масштабах векторную диаграмму тока и напряжения цепи для амплитудных или действующих значений тока и напряжения. Указать на этой диаграмме угол сдвига фаз.