Изучение явления резонанса напряжений в последовательном контуре

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет – УПИ

филиал в г. Краснотурьинске

кафедра электротехники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 6

по теме: «Резонанс в последовательном контуре»

преподаватель:                                                                                   Хлызов М.В.

студенты:                                                                                            Бурлов А.С.

                                                                                                             Калинин К.

 группа:                                                                                                Р-131КТ

2003

Цель: Изучение явления резонанса напряжений в последовательном контуре, содержащем индуктивную катушку, конденсатор, активное сопротивление. Построение векторных диаграмм напряжений, треугольников сопротивлений и резонансных кривых.

Схема:

1.Определение значения резонансной частоты.

                                     f_рез=69,64 Гц

2.Получение резонансных кривых: I(f), U_L(f), U_C(f).

№ опыта	f,Гц	U1,B	I,A	U2,B	U3,B
1	40	35	0,0493	17,2	36,5
2	55	35	0,0607	24,7	34,6
3	69,64	35	0,0639	30,3	30,5
4	80	35	0,0625	32,5	27,2
5	100	35	0,0563	34,8	21,7

№п/п	XL,Ом	XC,Ом	R,Ом	Z,Ом	UL,B	UC,B	P,Bт	Q,BAp	cosφ
1	124,884	468,357	621,32	709,94	6,1568	23,09	1,51	0,835	0,875
2	182,916	298,023	565	576,61	11,103	18,09	2,08	0,433	0,979
3	250,172	250,297	547,73	547,73	15,986	15,994	2,2365	0	1
4	296	163,2	544,03	560	18,5	10,2	2,13	0,498	0,974
5	394,121	113,435	554,7	621,67	22,189	6,3864	1,76	0,896	0,893

3.Построение векторных диаграмм напряжений и треугольников сопротивлений цепи для трех значений реактивных сопротивлений.

      4.Получение значений напряжений для резонансной частоты при изменении активного сопротивления.

Измерено	f,Гц	U1,B	I,A	U2,B	U3,B
	69,64	35	0,122	75,7	48,4

Рассчитано	XL,Ом	XC,Ом	R,Ом	Z,Ом	UL,B	UC,B	P, Bт	Q, ВАp	cosφ
	396,72	396,72	286,89	286,89	48,4	48,4	4,27	0	1

Вывод: в данной лабораторной работе мы изучили явления резонанса напряжений в последовательном контуре, содержащем индуктивную катушку, конденсатор, активное сопротивление.

Так как в нашем случае напряжение на зажимах цепи U=35В и активные сопротивления R₁=224Ом и R₂=272Ом не изменялись, то ток при резонансе имел наибольшее значение, а именно I=0,0639А, не зависящее от значений реактивных сопротивлений. Так как реактивные сопротивления X_L=X_C=396,72Ом при резонансе превосходят по значению активное сопротивление, то и напряжения на зажимах реактивной катушки (U=75,7B) и конденсатора (U=48,4B) превосходят напряжение на зажимах цепи (U=35B).  Поэтому резонанс при последовательном соединении можно называть резонансом напряжений.

При резонансе мгновенная мощность на зажимах катушки и конденсатора в любой момент времени равны и противоположны по знаку. Это значит, что происходит обмен энергией между магнитным полем катушки и электрическим полем конденсатора, причем суммарная энергия полей в цепи остается постоянной. Энергия переходит из конденсатора в катушку, когда напряжение по абсолютному значению убывает, а ток - возрастает. Обратно она переходит, когда напряжение на конденсаторе по абсолютному значению растет, а ток – убывает. Источник энергии, питающий цепь, только покрывает расход энергии на участке с сопротивлением R.

По результатам измерений и необходимых вычислений мы построили векторные диаграммы напряжений, треугольники сопротивлений и резонансные кривые, изображение которых приведено в отчете.