Лабораторная работа по теме: исследование электрических цепей синусоидального тока
Задание 1. По параметрам из таблицы 1 рассчитать и записать аналитическое выражение (мгновенное значение) напряжения синусоидального сигнала (амплитуду, угловую частоту, период). Собрать схему эксперимента в Multisim, зафиксировать показания вольтметра, осциллографа, частотомера (VRMS, Vpeak, Т,(мс), f( Гц), Ψe (°)).
№ | Em , В | Частота f, Гц f=1/Т | Период Т, мс Т=1/f | Угловая частота ω , рад/с ω=2 f | Начальная фаза Ψe , ° | Мгновенное, комплексное значения напряжения, временная и векторная диаграмма, графическое изображение элемента. | ||
Действующие значения (RMS - root-mean-square) VRMS= | Амплитудные значения, Vpeak= VRMS | Двойные амплитудные значения, размах (peak to peak) Vp-p, В Vp-p=2Vp | ||||||
45° | ||||||||
1,41 | 60° | |||||||
28,2 | 30° | |||||||
14,1 | 90° | |||||||
42.3 | 120° | |||||||
2,82 | 150° | |||||||
14,1 | 180° | |||||||
2,82 | 210° | |||||||
4,23 | 240° | |||||||
4,23 | 270° | |||||||
1,41 | 300° | |||||||
42,3 | 330° | |||||||
14,1 | 360° | |||||||
1,41 | 225° | |||||||
42,3 | -45° | |||||||
14,1 | -60° | |||||||
28,2 | -30° | |||||||
14,1 | -90° | |||||||
42,3 | -120° | |||||||
28,2 | -150° | |||||||
42,3 | -180° | |||||||
28,2 | -210° | |||||||
1,41 | -240° | |||||||
28,2 | -270° | |||||||
42,3 | -300° |
Пример решения 1 задания Амплитудные значения Vpeak= VRMS =Um=1,41*1=1.41 В Двойные амплитудные значения Vp-p=2*Vp=2*1,41=2,82 В Период Т=1/f= 1/ 50=0,02 с Угловая частота ω=2 f=6,28*50=344 рад /с Мгновенное напряжение u(t) = Umsin (ωt +ψe); U(t)=1,41sin(344t+45); Комплексное действующее значение напряжения U(t)=1,41sin(344t+45) = > U= (1,41/ )* ej45 | | |||
|
Задание 2. По аналитическому выражению (мгновенное значение) напряжения синусоидального сигнала в таблице 2 рассчитать и записать действующее значение, амплитудное значение, полный размах напряжения, частоту, период, начальную фазу. Собрать схему эксперимента в Multisim, снять показания вольтметра, осциллографа и частотомера (VRMS, Vpeak, Т,(мс), f( Гц), Ψe (°)). Изобразить мгновенное(i(t)), комплексное( J ) значения напряжения на временной и векторной диаграммах.
№ | Мгновенное значение напряжения синусоидального сигнала, В | Em , В | Частота f, Гц f= ω /2 | Период Т, мс Т=1/f | Начальная фаза Ψe , ° | Графическое изображение (схема), мгновенное, комплексное значения напряжения, временная и векторная диаграмма, показания осциллографа. | ||
Действующие значения (RMS - root-mean-square) VRMS= | Амплитудные значения, Vpeak= VRMS | Двойные амплитудные значения, размах (peak to peak) Vp-p, В, Vp-p=2Vp | ||||||
1.41sin (3140t + 30°) | ||||||||
2.82 sin (3140t - 30°) | ||||||||
141sin (314t + 60°) | ||||||||
282 sin (314t - 60°) | ||||||||
310 sin (314t - 120°) | ||||||||
310 sin (314t - 240°) | ||||||||
310 sin (314t) | ||||||||
14.1sin (3140t + 45°) | ||||||||
141sin (3140t - 45°) | ||||||||
28.2 sin (3140t - 135°) | ||||||||
282 sin (6280t - 135°) | ||||||||
282 sin (6280t + 135°) | ||||||||
310 sin (2512t + 120°) | ||||||||
310 sin (2512t + 240°) | ||||||||
310 sin (2512t + 360°) | ||||||||
1.41sin (3140t + 90°) | ||||||||
2.82 sin (3140t - 180°) | ||||||||
220 sin (314t - 120°) | ||||||||
220 sin (314t - 240°) | ||||||||
220 sin (314t) | ||||||||
1.41sin (3140t - 90°) | ||||||||
141sin (314t + 60°) | ||||||||
282 sin (314t - 60°) | ||||||||
28.2 sin (3140t - 135°) | ||||||||
282 sin (6280t + 135°) |
Пример решения 2 задания Мгновенное значение напряжения синусоидального сигнала U(t)=1.41sin (3140t + 30°) Действующие значения VRMS= =1,41/ =1 В Амплитудные значения Vpeak= VRMS =1,41*1=1,41 В Двойные амплитудные значения Vp-p=2Vp =1,41*2=2,82 В Частота f= ω /2 = 3140/6,28=500 Гц Период Т=1/f=1/500=0,002 с Начальная фаза Ψe =30° Мгновенное значения напряжения вычисляется по формуле U(t)=1.41sin (3140t + 30°) Комплексное значения напряжения U= 1e(30j) | | |||
|
Задание 3. R элемент в линейной электрической цепи синусоидального тока. Используя аналитическое выражение источника ЭДС (данные из таблицы 2) собрать принципиальную электрическую схему с R элементом. Рассчитать мгновенное значение тока, напряжения, мощности, действующие комплексные значения тока, напряжения, мощности. Собрать схему эксперимента в Multisim, снять показания осциллографа (VRMS, Vpeak, Т,(мс), f( Гц), Ψe (°), i(t), u(t), p(t)).
Схема состоит из двух последовательно соеденных резисторов и представляет собой делитель напряжения. Мультиметр Моделирование->Приборы->Мультиметр Осциллограф Моделирование->Приборы->4-х канал. Осц Резистор Вставить->Компонент->Basic->Resistor Мультиплеер Вставить->Компонент->Source->Control_Function_Blocks->Multiplier | |||||||
Входное напряжение U(t)=1.41sin (3140t + 30°); Общее сопротивление Rобщ ~1 kОм Внутреннее сопротивление Rвн=0,01Ом Действующее значение напряжения Uв=Um/ =1 В Максимальное значение напряжения Um =1,41 В Частота Период . Начальная фаза Мгновенное значение тока Для резистивного сопротивления Зависимость мощности от времени на резистивном сопротивлении | |||||||
| | ||||||
Задание 4. L элемент в линейной электрической цепи синусоидального тока. Используя аналитическое выражение источника ЭДС (данные из таблицы 2) собрать принципиальную электрическую схему с L элементом. Рассчитать мгновенное значение тока, напряжения, мощности, действующие комплексные значения тока, напряжения, мощности. Собрать схему эксперимента в Multisim, снять показания осциллографа (VRMS, Vpeak, Т,(мс), f( Гц), Ψe (°), i(t), u(t), p(t)).
Мультиметр Моделирование->Приборы->Мультиметр Осциллограф Моделирование->Приборы->4-х канал. Осц Резистор Вставить->Компонент->Basic->Resistor Катушка индуктивности Вставить->Компонент->Basic->Inductor Мультиплеер Вставить->Компонент->Source->Control_Function_Blocks->Multiplier |
VRMS = 1 В f = 500 Гц,
Vpeak, =1,44 В Ψe =30°
Т,(мс) = 0,02 с
По закону Ома находим ток протекающий через катушку индуктивности
Сопротивление катушки индуктивности
Ток протекающий через катушку индуктивности
Соотношение фазы напряжения и тока на индуктивности
|