Порядок выполнения работы. 1. Рассчитать ток, напряжения и мощности на отдельных элементах в цепи по заданным

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 14Следующая ⇒

1. Рассчитать ток, напряжения и мощности на отдельных элементах в цепи по заданным сопротивлениям (на рис.5 77). Результаты расчетов занести в табл. .64 5.

Таблица 4

Данные	I, мA	U₁, B	U₂, B	U_общ, B	Р₁, мBт	Р₂, мBт	Р_общ, мBт
Расчет
Эксперимент
Абсолютная погрешность
Относительная погрешность

Расчётные формулы: ; ; ;

; ; ; .

; ;

2. Собрать схему с последовательно соединёнными активными сопротивлениями, ( (рис.5 7).), иИзмерить ток, напряжения и мощности на отдельных элементах, напряжение источника питания.

Результаты расчетов и измерений занести в табл.. 456.

3. Сравнить результаты расчётов и показаний приборов. Определить погрешности измерений.

Абсолютная погрешность: П_расч - П_измер (П - параметр).

Относительная погрешность: (П_расч - П_измер)*100 / П_расч.

Таблица 56

	I, A	U₁, B	U₂, B	U_общ, B	Р₁ , Bт	Р₂ , Bт	Р_общ , Bт
Расчет
Эксперимент
Абсолютная погрешность
Относительная погрешность

4. Рассчитать токи, напряжения и мощности на отдельных элементах в цепи на (рис.6 8). Результаты расчётов занести в табл. 675.

Рис. 8. Параллельное соединение приемников

; ; ; ; .

1. 5. 5. Собрать схему с параллельно соединенными активными сопротивлениями, ((рис. 86)), измерить ток, напряжения и мощности на отдельных элементах, напряжение источника питания.

Результаты расчетов и измерений занести в табл.. 5 67.

6. Сравнить результаты расчетов и показаний приборов.

Абсолютная погрешность = П_расч - П_измер ( П - параметр )

Относительная погрешность = (П_расч - П_измер)*100 / П_расч

Таблица 5 76

	I мA	I₂ мA	I₃ мA	U_о B	Р₂ мBт	Р₃ мBт	Р_общ мBт
Расчет
Эксперимент
Абсолютная ютная погрешность
Относительная погрешность

6. Сравнить результаты расчетов и показаний приборов. Вычислить погрешности.

7. Рассчитать токи, напряжения, мощности и сопротивления R₂₃, R_общ в схеме со смешанным соединением элементов ,( (рис. 97)).

8. 8. Собрать схему со смешанным соединением элементов, ( (рис. 97)) элементов, измерить токи, напряжения, мощности и сопротивления с помощью компьютера. Результаты расчётов и измерений внести в табл. 786. Определить погрешности.

Расчётные формулы: ; ; ; ; ; ; ; ;

; ; .

; ; ; ;

; ; ;

Таблица 786

	Е, В	U₁, B	U₂ , B	I₁ , мА	I₂ , мA	I₃ , мA	P₁, мВт	P₂, мВт	P₃, мВт	R₂₃, Ом	R_общ, Ом
Расчет
Эксперимент
Абсолютная погрешность
Относительная погрешность

Проверить 1-ый закон Кирхгофа: I₁ = I₂ + I₃

Проверить 2-ой закон Кирхгофа: E = U₁ + U₂

Контрольные вопросы

1. Какими прибороами измеряеются ток,? напряжение, мощность?

2. Как он включается в цепь?

Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается?

1. Каким прибором измеряется мощность? Как он включается?

ППри каком соединении элементов суммируются сопротивления?

3. Изменяется ли величина тока в элементах при их последовательном соединении?

4. При каком соединении элементов суммируются проводимости?

5. Отличается ли величина напряжения на элементах при их параллельном соединении?

Работа № 3. Частотные характеристики пассивных элементов

электрических ццепей

Цель работы – исследование свойств основных элементов электрических цепей и определение их параметров по опытным данным на переменном токе .

Программа работы

1. Исследование основных элементов электрических цепей: резистора, катушки индуктивности и конденсатора.

1. Определение параметров основных элементов цепи по показаниям электроизмерительных приборов и выявление характера зависимости этих показаний от частоты..

1. Определение сдвига фаз напряжения и тока в различных элементах электрических цепей.

Общие положения

Методические указания.Резистором (сопротивлением) называется идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепловую. Магнитные и электрические поля вокруг резистора отсутствуют.

Напряжение и ток в сопротивлении связаны законом Ома.

В цепи постоянного тока .

В цепи переменного тока : w = 2pf

, w = 2pf

где где I_m - амплитуда тока; - действующее значение тока;

y_i - начальная фаза тока; y_u - начальная фаза напряжения.

Ток в сопротивлении резисторе совпадает по фазе с напряжением

; ,

где j - угол сдвига фаз между напряжением и током.

Временная и векторная диаграммы напряжения и тока в резисторе представлены на рис. 1108.

Рис. 10. Временная и векторная диаграммы напряжения и тока

Активная, реактивная и полная мощности сопротивления:

резистора равны

P = U I cos j = U I ( j = 0, cos j = 1 )

Q = U I sin j = 0 ( j = 0, sin j = 0 )

S = U I = P; P = U I = I² R = U² g ; R = .

Идеальное активное сопротивление от частоты не зависит, (рис.119).

R = const

Рис.119. Частотная характеристика резистора

Индуктивная катушка

Индуктивным элементом электрической цепи называют такой идеализированный элемент, в котором происходит только процесс накопления энергии в магнитном поле. Электрическое поле вокруг такого элемента отсутствует, а протекание тока не сопровождается выделением тепла.

Связь между напряжением и током в катушке индуктивности определяется законом электромагнитной индукции

Индуктивностью L называется элемент электрической цепи, в котором накапливается энергия магнитного поля.

Количественно индуктивность L определяется как отношением потокосцепления самоиндукции к току в данном элементе .

Потокосцеплением самоиндукции Y цепи называется сумма произведений магнитных потоков, обусловленных только током в этой цепи, на число витков, с которыми они сцеплены.

Если все витки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то потокосцепление равно произведению магнитного потока на число витков.

В системе СИ потокосцепление измеряется в веберах (Вб), индуктивность в генри (Гн).

Зависимость потокосцепления от тока может быть постоянной (линейная зависимость) или нелинейной.

В цепях с изменяющимся током i всякое изменение тока, вызывающее изменение его собственного потокосцепления Y_L, сопровождается наведением ЭДС e_L в этом элементе.

Явление наведения ЭДС в элементах цепи при изменении их собственного потокосцепления называют самоиндукцией.

По закону электромагнитной индукции ЭДС самоиндукции определяется скоростью изменения собственного потокосцепления:

; ; .

Связь между напряжением и током в катушке индуктивности определяется по закону электромагнитной индукции:

При исследовании цепей с ЭДС самоиндукции условились положительное направление ЭДС самоиндукции брать совпадающим с положительным направлением тока, который наводит эту ЭДС .

В цепи постоянного тока U_L = 0 при любой величине тока.

При нарастании тока > 0, U_L > 0 , направления тока и напряжения совпадают: U_L > 0, в индуктивности запасается энергия магнитного поля. При убывании тока < 0, U_L < 0 направления тока и напряжения не совпадают, энергия магнитного поля в индуктивности убывает, возвращается обратно в источник.

В цепи переменного синусоидального тока Если ток протекающий через индуктивность L меняется по закону синуса , то напряжение на индуктивности:

где , а

- Ммодуль индуктивноего сопротивлениея цепи переменного тока (в омах).

Индуктивное сопротивление линейно зависит от частоты, (рис.120).

X_L= w L

В идеальной индуктивности ток отстает от напряжения на 90°.

Временная и векторная диаграммы напряжения и тока в идеальной катушке индуктивности представлены на рис. 131.

Рис. 13. Диаграммы напряжения и тока в идеальной индуктивности

Активная, реактивная и полная мощности идеальной катушки индуктивности P = U I cos j = 0, (так как j = 90°).

Q = U I sin j = U I = I² X_L = U² b_L,

S = U I = Q.

В реальных катушках индуктивности часть электрической энергии преобразуется в тепловую энергию, т.е. катушка обладает не только индуктивностью L, но и индуктивностью L, но и активным сопротивлением R_k.

Эквивалентная схема замещения реальной катушки индуктивности представлена на рисунке.12.4

U_m = I_m Z_k; Z_k = ;

X_L= wL; w = 2pf; .

В реальной индуктивности j_к < 90°.

Рис. 14. Схема замещения реальной

катушки индуктивности

Ёмкость С -

Емкостью С называается элемент электрической цепи (конденсатор), в котором накапливается энергия электрического поля. Количественно ёмкость определяется выражением .

, , .

Если при возрастании напряжениея возрастает, ток > 0, тоЭ ток и напряжение совпадают по направлению, энергия электрического поля в конденсаторе возрастает.

При убывании напряжения ток также уменьшается, энергия возвращается обратно к источнику.

Если напряжение на ёмкости С меняется по закону синуса , то

то ,

где . - модуль ёемкостного сопротивления.

В идеальной емкости ток опережает напряжения на 90^о.

Ёмкостное сопротивление зависит от частоты по гиперболическому закону, (рис.153).

В идеальной ёмкости ток опережает напряженияе на 90°.

X_С=

Рис. 15. Зависимость модуля сопротивления конденсатора от частоты

Временная и векторная диаграммы напряжения и тока в ёмкости представлены на рис. 164.

Активная, реактивная и полная мощности идеального конденсатора составляют соответственно P = U·I cos j = 0;

P = U I cos j = 0, ( так как j = - 90⁰ )

Q = U I sin j = U I = I² X_С = U² b_С; S = U I = Q.

Активная, реактивная и полная мощности идеального конденсатора составляют соответственно

P = U I cos j = 0, ( так как j = - 90⁰ )

Q = U I sin j = U I = I² X_С = U² b_С; S = U I = Q

Реальные конденсаторы характеризуются не только ёмкостью С, но и активным сопротивлением R_С или проводимостью g_C, учитывающими потери энергии в диэлектрике.

Эквивалентная схема замещения реального конденсатора представлена на рис.унке157.

; ;

I_m = U_m Y_C

I_m = U_m Y_C : Y_C =

;

X_C = :; .

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 191; Нарушение авторского права страницы