Физика \ Физика

Измерение мощности, выделяемой в цепях переменного тока (Лабораторная работа № 12), страница 2

,                        (8)

а закон Ома:                             .                                       (9)

Выполнение работы

Задание 1. Рассчитайте , ,  при различных нагрузках и             постройте график зависимости

1. Проверьте электрическую цепь по схеме рис. 3. Регулятор напряжения (ЛАТР или РНШ) установите ручкой на 0.

Рис. 3. Электрическая схема для измерения мощности

2. На место Z поочередно включайте комбинации нагрузок, изображенных на рис. 4, при этом катушка индуктивности Lк может быть с сердечником   и без сердечника.

1)
 

2)
 
 


4)
 

3)
 

Рис. 4. Комбинации нагрузок

3. Включите ЛАТР в сеть ≈ 220 В. Замкните ключ и установите напряжение на вольтметре V равное 50 В.

4. Поочередно снимите показания приборов амперметра А и ваттметра W. Данные занесите в табл. 1.

Так как P, , U экспериментально определены, то  вычислите из (8). Найдите полное сопротивление участка цепи , а также реактивное сопротивление . На катушке индуктивности используйте обмотку на 1200 витков (R =14 Ом, L = 0,17 Гн). Активное сопротивление R реостата указано на нем. Емкость С установите 2 мкФ.

Результаты вычислений занесите в табл. 1.

Таблица 1

Вид

нагрузки

Наименование показателей

I,

А

U, В

I·U, АВ

W, Вт

Q, ВАР

j, градус

Z,

Ом

R, Ом

X, Ом

ХL, Ом

L, Гн

XC, Ом

C,

мкФ

Активная

R

Индуктивная XL

Емкостная XC

Смешанная Z

5. Рассчитайте индуктивное, емкостное сопротивления и, так называемую, реактивную (безваттную) мощность, которая равна

.

Задание 2. Снимите зависимость cosφ от величины индуктивного сопротивления  и постройте график этой зависимости

1. Для этого включите в схему сопротивление R и катушку индуктивности L последовательно. Силу тока доведите до 1,5–2 А и в катушку постепенно        по 1 см вдвигайте сердечник. Для каждого положения сердечника снимите показания тока Iэф, напряжения Uэф и активной мощности Р.

Для каждого положения сердечника рассчитайте  и индуктивное сопротивление ХL = wL.

Результаты измерений и расчетов занесите в табл. 2, составленную Вами.

2. Постройте график зависимости .

Сделайте вывод по результатам измерений.

Контрольные вопросы

1. Ток изменяется по гармоническому закону . Вычислите    напряжение на сопротивлении R, емкости С и индуктивности L, когда в цепь включены только: а) сопротивление R; б) емкость C; в) индуктивность L.

2. Какое значение тока и напряжения называют эффективным?

3. Как следует понимать, что ток опережает по фазе на p/2 напряжение на конденсаторе?

4. Будет ли расходоваться энергия переменного тока в цепи, содержащей только реактивное сопротивление? Почему?

5. Почему нагреваются железные сердечники катушек индуктивности? Какой сердечник нагревается сильнее: сплошной или набранный из пластин, и почему?

6. Выведите формулу средней мощности переменного тока (7).

7. Постройте векторную диаграмму напряжений и выведите закон Ома для цепи переменного тока.


Библиографический список

1. Савельев И. В. Курс общей физики / И. В. Савельев. – М.: Наука,   1982. – Гл. XIII. – С. 258–259, 265–273. (Электрические колебания.
§ 88. Квазистационарные токи. § 91. Вынужденные электрические колебания.
§ 92. Переменный ток).

2. Грабовский Р. И. Курс физики / Р. И. Грабовский. – М.: Высш. шк., 1984. – Гл. XV. – С. 307–379. (Электромагнитная индукция и переменный ток.  § 106. Контур, вращающийся в магнитном поле. Синусоидальный переменный ток. Работа и мощность переменного тока. § 107. Емкостное и индуктивное    сопротивление. § 108. Обобщенный закон Ома. Электрический резонанс.       Коэффициент мощности электрической цепи).

Скачать файл