Экспериментальная проверка законов электрических цепей. Исследование цепи синусоидального тока со взаимной индуктивностью, страница 3

10. Измерить падения напряжения на всех элементах и ток цепи для емкости конденсатора больше резонансной (C > C_рез) и для емкости меньше резонансной (C < C_рез). Для каждого случая измерить  при помощи осциллографа сдвиг по фазе между током и входным напряжением. Построить топографические диаграммы напряжений и временные диаграммы входного тока и напряжения.

11. Снять  частотные  характеристики  рассматриваемой цепи: I = f(f);  U_R = f(f);  U_L = f(f);  U_C = f(f). Для этого установить  величину емкости БПЕ, равной расчетной резонансной емкости конденсатора, а затем, плавно изменяя частоту напряжения источника (при  этом необходимо следить, чтобы напряжение на входе цепи не менялось) измерить значения падений напряжения  на  всех элементах и тока в цепи в зависимости от частоты и занести результаты измерений в протокол:

Снять по 5 показаний в направлении увеличения и уменьшения от резонансной частоты. Построить полученные зависимости на одном графике. Сделать выводы по работе.

8.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ

Цель работы: экспериментально исследовать электромагнитные процессы в цепях синусоидального тока с параллельным  соединением элементов и практически ознакомиться с режимом резонанса токов.

Используемое оборудование: блок переменного напряжения, резистор, блок переменной емкости (БПЕ),  блок переменной индуктивности (БПИ), миллиамперметр, вольтметр.

Порядок выполнения работы

1. Собрать цепь (рис. 8.8), установив на блоке переменной  индуктивности  индуктивность 30 – 80 мГн  (по  заданию преподавателя). Сопротивление резистора R взять в пределах 51 – 200 Ом.

Подключить затем на вход цепи источник постоянного напряжения (ИР) и методом амперметра и вольтметра измерить собственное активное сопротивление катушки R_К.

2. Собрать  цепь (рис. 8.9),  подключив в параллель к катушке  индуктивности постоянный резистор 300 – 510 Ом. На вход цепи подать напряжение с блока переменного напряжения порядка 15 – 25 В,  установив синусоидальную  форму напряжения. Частота напряжения задается в пределах 1 – 3 кГц и измеряется мультиметром.

Измерить токи и напряжение на входе цепи, в резисторе R₂ и на катушке индуктивности. При помощи осциллографа определить сдвиг по фазе между входным напряжением и током цепи.

3. Используя данные осциллографа и измеренные токи в ветвях цепи, построить в выбранном масштабе векторную диаграмму токов, совмещенную с топографической диаграммой напряжения.

4. Используя номинальные данные резисторов, значение индуктивности катушки, а также результаты измерения активного сопротивления катушки, рассчитать токи в цепи и построить векторную диаграмму токов. Сравнить диаграмму, полученную расчетным путем, с диаграммой, построенной по экспериментальным данным.

5. Собрать цепь с параллельным соединением сопротивления и емкости (рис. 8.10.). Установить на блоке переменной емкости (БПЕ) значение емкости 0,1 – 0,8 мкФ. Напряжение и частоту источника оставить прежними. Измерить токи и напряжения в неразветвленной части и в параллельных ветвях цепи. С помощью осциллографа измерить сдвиг по фазе между входным напряжением и током в цепи.

6. По результатам измерений построить в выбранном масштабе векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.

7. Используя номинальные данные элементов и заданное напряжение источника, рассчитать токи и потенциалы выбранных точек и построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений, сравнить ее с диаграммой, построенной по экспериментальным данным.

8. Собрать электрическую цепь (рис. 8.11). Из условия резонанса  рассчитать резонансную емкость при заданной индуктивности катушки и частоте входного напряжения. Полученное значение емкости установить в цепи. Емкость набирать в блоке БПЕ. Плавным изменением частоты добиться резонанса токов в цепи: ток в неразветвленной части будет наименьшим. Измерить токи и напряжения во всех ветвях цепи. С помощью осциллографа убедиться, что в цепи присутствует резонанс токов: ток в неразветвленной части совпадает по фазе с напряжением источника.