Лабораторная работа № исследование простейших электрических цепей постоянного тока

Измерения

Вычисления

I

U

P

z

r

X

XL

XC

L

C

cos

A

B

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

мкФ

диаг

расч.

А ктивная

Резистор r1 Резистор r2 вся цепь

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

Активно- индуктивность

Резистор r1 Катушка Вся цепь

-

-

-

-

-

Активно-емкостная

Резистор r1 Конденсатор С Вся цепь

-

-

-

-

-

Общий вид нагрузки

Резистор R1 Катушка L Конденсатор С вся цепь

-

-

-

-

-

5. 
   То же повторить для последовательного соединения r₁ и С (активно-емкостная нагрузка). При этом рубильники Р_I и Р₂ замкнуты, рубильник Р₃ разомкнуть.
   
6. 
   Собрать цепь r₁ – (r_k - L) – C рубильник Р₁ замкнут, рубильники Р₂ и Р₃ разомкнуты). Произвести аналогичные измерения и занести их в таблицу 3-1 (общий вид нагрузки).
   
7. 
   По данным измерений построить векторные диаграммы напряжений (в масштабе) для всех четырех схем.
   
8. 
   Произвести необходимые вычисления по таблице 2-1.
   

Указания по построению векторных диаграмм и вычислений приводятся в разделе IV данной работы.


IV. указания по оформлению отчета
А. Построение векторных диаграмм
Все векторные диаграммы строятся в масштабе. Для последовательного соединения строят диаграммы напряжений, для параллельного – диаграммы токов.
За базисный (исходный) вектор принимается величина, одинаковая для всех элементов данной схемы соединения. В последовательной цепи это ток, в параллельной – напряжение.
Векторные диаграммы – это графическое решение уравнений по законам Кирхгофа. В последовательной цепи на основании 2-го закона Кирхгофа имеем: - падениях напряжений на участках последовательной цепи;
В параллельной цепи на основании 1-го закона Кирхгофа
,
где: I₁, I₂, I₃ – действующие значения токов в ветвях параллельной цепи.
Так как три вектора напряжений или токов дают замкнутый треугольник, то векторные диаграммы можно построить по трем сторонам засечками (см.рис.3-2б, в, рис.3-3, б и 3-4, б).
При построении векторных диаграмм для общих случаев нагрузки (r – r_k-L-C) получается не треугольник, а четырехугольник. Но и здесь можно использовать метод засечек:
Б. Определение параметров схемы
Полное сопротивление любого участка цепи определяется из закона Ома как .
Активное сопротивление в цепях переменного тока определяется по активной мощности .
При определение активных сопротивлений отдельных элементов цепи в формулу r подставляются значения мощности и тока на этом элементе.
Реактивное сопротивление Х всей цепи будет равно

Индуктивность катушки вычисляется из индуктивного сопротивления катушки Х_L

где: z_к – полное сопротивление катушки, равное
r_к – активное сопротивление катушки, равное
Откуда , Гн(Генри)
При частоте f = 50 Гц рад/с.
Емкость конденсатора С аналогично определяется из емкостного сопротивления как
Ф (фарада)
или мкФ (микрофарада).
Коэффициент мощности определяется по показаниям приборов из выражения .
Из векторных диаграмм cos определяется либо по измерению угла между соответствующими токами и напряжениями и использованием тригонометрических таблиц, либо по отношению сторон прямоугольного треугольника напряжений или токов.