Часть 2. Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности.

Указание по проведению эксперимента

Соберите цепь согласно схеме ( рис. 2.19 ), присоединив регулируемый источник синусоидального напряжения и установив его параметры U = 5 В,f = 200 Гц.

Активное сопротивление R установите 100 Ом, а в качестве катушки индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоску бумаги а один слой (немагнитный зазор ).

Рис. 2.19. Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности

Измерьте мультиметрами силу тока в цепи и падения напряжения на резисторе и катушке.

Результаты измерений внесите в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Измерено	Вычислено
U, В	I, А	UL, В	UR , В	Z, Ом	φ , град.	XL ,Ом	S, ВА

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Вычислите фазовый угол φ, полное сопротивление Z, индуктивное сопротивление X_L и активное сопротивление R.

Выберите масштабы и постройте векторную диаграмму напряжений и треугольник сопротивлений.

Полное сопротивление цепи Z = √ R² + X_L² = U / I

Активное сопротивление R = Z Cosφ

Реактивное сопротивление X = Z Sinφ

Напряжение на входе схемы U = √ U_R² + U_L²

Активное напряжение U_R = I R = U Cosφ

Индуктивное напряжение U_L = I X_L

Полная мощность S = U I = √ P² + Q²

Активная мощность P = U_R I = I²R = U I Cosφ

Индуктивная мощность Q_L = U_L I = I²X_L

Коэффициент мощности Cos φ = R/Z = U_R /U = P/S

Часть 3. Последовательное соединение резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Резонанс напряжений.

Указание по проведению эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.20), присоединив регулируемый источник синусоидального напряжения и установив его параметры U = 2 B, f = 500 Гц.

Емкость конденсатора установите 1 мкФ, а в качестве катушки индуктивности используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоску бумаги в один слой. Активное сопротивление R установите 100 Ом.

Рис. 2.20. Последовательное соединение резистора, конденсатора и катушки индуктивности

Изменяя частоту приложенного напряжения, добейтесь резонанса по максимальному значению тока, поддерживая неизменным напряжение на входе цепи. Запишите резонансную частоту.

Произведите измерение тока и напряжений в трех режимах:

‒ при резонансе f = fo

‒ до резонанса f = 0,75 fo

‒ после резонанса f = 1,25 fo

Результаты измерений внесите в табл. 2.3 и проведите вычисление индуктивной, емкостной и полной реактивной мощностей.

Таблица 2.3

Измерено	Вычислено
f, Гц	I, А	U, В	UR , В	UL , В	Uc, В	QL, вар	Qc, вар	Q, вар
fo
0,75fo
1,25fo

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

. Вычислите для каждого режима реактивную индуктивную Q_L, реактивную емкостную Qc и полную реактивную мощность Q.

Постройте в масштабе векторные диаграммы для каждого из трех рассмотренных режимов.

Полное сопротивление цепи Z = √ R² + ( X_L- Xc )² = U / I

Активное сопротивление R = Z Cosφ

Реактивное сопротивление X = Z Sinφ = X_L - Xc

Напряжение на входе схемы U = √ U_R² + ( U_L - Uc )²

Активное напряжение U_R = I R = U Cosφ

Емкостное напряжение Uc = I Xc

Индуктивное напряжение U_L = I X_L

Реактивное напряжение Up = U Sinφ = U_L - Uc

Полная мощность S = U I = √ P² + Q²

Активная мощность P = U_R I = I²R = U I Cosφ

Емкостная мощность Qc = Uc I = I²Xc

Индуктивная мощность Q_L = U_L I = I²X_L

Реактивная мощность Q = Q_L - Qc = U I Sinφ

Коэффициент мощности Cos φ = R/Z = U_R /U = P/S

При резонансе напряжений:

Индуктивное сопротивление равно емкостному X_L = X_C

Полное сопротивление равно активному Z = R

Индуктивное напряжение равно емкостному U_L = U_C

Напряжение на входе схемы равно активному U = U_R

Индуктивная мощность равна емкостной Q_L = Q_C

Полная мощность равна активной S = P

Коэффициент мощности равен единице Cosφ = 1

Лабораторная работа № 4