Основе результатов экспериментальных измерений

После выполнения предварительных настроек, описанных выше, следует собрать схему исследуемой электрической цепи в соответствии с рис. 17, представляющую собой последовательное соединение индуктивности и сопротивления . Для этого переключатель В1 на панели управления макетом 3 (рис. 3) установить в положение 2 (передача сигнала со входа переключателя на его выход без изменений). Переключатель 4 (рис. 3) В2 установить в положение 0 (никакие цепи, управляемые этим переключателем, не подключены). Переключатель 5 (рис. 3) В3 установить в положение 3, соответствующее последовательному включению в цепь индуктивности . Переключатель 6 (рис. 3) В4 установить в положение 5, соответствующее последовательному подключению сопротивления в исследуемую цепь. Одновременно это сопротивление оказывается подключенным параллельно выходным клеммам 8 и байонетному разъему 7 макета (рис. 3). Таким образом, на входе макета оказывается включен генератор ЭДС 1 (рис. 1), каскадно с ним через входной коаксиальный кабель 4 (рис. 1) включен макет 2 (рис. 1) со схемой, содержащей последовательное соединение индуктивности и сопротивления , а каскадно с макетом через выходной коаксиальный кабель 5 (рис. 1) включен вольтметр 3 (рис. 1); при этом вольтметр оказывается подключенным параллельно сопротивлению . Такое включение обусловлено тем, что при нем влияние вольтметра, имеющего очень высокое входное сопротивление (порядка единиц МегаОм), оказывается для цепи наименьшим.

Собрав указанным образом последовательную цепь L₁₃–R₃, следует провести измерения величины действующего значения выходного напряжения на выходе макета для частот от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц. Для этого, записав в табл. 6 значение напряжения для частоты кГц, следует изменить значение частоты генератора Г3-109 путем вращения вправо (в сторону увеличения частоты) ручки 4 (рис. 2) плавного управления значением частоты генератора с предыдущего значения 20 на последующее 30. Таким образом, установленная на генераторе Г3-109 частота окажется равной 3 кГц. Значение выходного напряжения на макете для частоты 3 кГц занести в табл. 6. Меняя далее аналогично описанному частоту генератора Г3-109, занести в табл. 6 все значения выходного напряжения на макете для частот от 2 до 20 кГц; последнее показание составит 200 на шкале 5 (рис. 2). Считывание результатов измерений проводят по одной из шкал 2 или 3 (рис. 6) в соответствии с положением переключателя чувствительности 3 (рис. 5) вольтметра В3-56.

Таблица 6

Экспериментальные значения выходного напряжения последовательной цепи L₁₃–R₃

Частота , кГц

Параметр

, В

Таким образом, окажется измеренной амплитудно-частотная характеристика выходного напряжения последовательной цепи L₁₃–R₃ в диапазоне частот от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц.

После этого следует произвести обработку полученных экспериментальных данных. Для этого, используя результаты измерений, занесенные в табл. 6, рассчитать частотные зависимости:

модуля действующего значения тока в цепи ;

модуля действующего значения напряжения на индуктивности ;

модуля действующего значения напряжения на сопротивлении ;

модуля входного сопротивления ;

величины модуля реактивного сопротивления индуктивности ;

величины индуктивности ;

фазового сдвига между напряжением и током на входе цепи.

Эти зависимости можно определить, используя закон Ома для цепей гармонического тока, а также векторные диаграммы для последовательной R–L- цепи (рис. 11, 12). Величина модуля действующего значения тока в цепи

. (56)

Из векторной диаграммы рис. 11 видно, что , а . Тогда величина модуля действующего значения напряжения на индуктивности определится так

. (57)

Модуль действующего значения напряжения на сопротивлении есть модуль действующего значения выходного напряжения

. (58)

Модуль входного сопротивления цепи , состоящей из последовательно включенных между собой индуктивности и сопротивления (рис. 11, 12):

. (59)

Величина модуля реактивного сопротивления индуктивности (рис. 11, 12)

. (60)

Величина индуктивности (60)

. (61)

Фазовый сдвиг между напряжением и током на входе цепи (ФЧХ входного сопротивления, рис. 11, 12):

. (62)

Результаты вычислений частотных зависимостей величин , , , , , и свести в табл. 7.

Таблица 7

Экспериментальные параметры последовательной цепи L₁₃–R₃

Частота , кГц

Параметр

, А

, В

, В

, Ом

, Ом

, Ом

, град

По результатам, сведенным в табл. 7, построить графики частотных зависимостей величин , , , , , и . Частотные зависимости величин , , , и построить на тех же осях, что ранее рассчитанные соответствующие зависимости, полученные расчетным путем при выполнении теоретических расчетов для этой же цепи (см. табл. 2).

Построить векторные диаграммы напряжений и сопротивлений последовательной цепи L₁₃–R₃ для трех частот: кГц, кГц, кГц.