Теория вопроса и метод выполнения работы. При подключении концов цепи из последовательно соединенных резистора, катушки и конденсатора к источнику переменного тока

При подключении концов цепи из последовательно соединенных резистора, катушки и конденсатора к источнику переменного тока, изменяющегося по гармоническому закону с циклической частотой и амплитудой напряжения , в цепи возникают вынужденные колебания силы тока. Анализ процессов в такой цепи показывает, что частота вынужденных колебаний силы тока должна совпадать с частотой колебаний напряжения, а действующее значение силы тока в цепи связано с действующим значением напряжения выражением закона Ома для последовательной цепи переменного тока:

,

,

где – полное сопротивление цепи, – активное сопротивление цепи, – индуктивность катушки, – электроемкость конденсатора, , Гц.

Активное , емкостное и индуктивное сопротивления в последовательной цепи переменного тока не складываются алгебраически, так как колебания напряжения на всех трех элементах цепи сдвинуты по фазе колебаний друг относительно друга. Для приобретения опыта расчета цепей переменного тока и измерения токов и напряжений в таких цепях можно воспользоваться батареей бумажных конденсаторов с известной электроемкостью, магазином сопротивлений и катушкой с известной индуктивностью и необходимыми электроизмерительными приборами. В качестве катушки индуктивности можно использовать дроссельную катушку.

Порядок выполнения работы

1. Вычислите полное сопротивление электрической цепи из последовательно соединённых резистора сопротивлением 100 Ом, конденсатора электроёмкостью 1 мкФ и катушки индуктивностью 1 Гн. Рассчитайте действующее значение силы тока в цепи при напряжении В.

2. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных миллиамперметра переменного тока, батареи конденсаторов, катушки и магазина сопротивлений (рис. 6.1). В магазине сопротивлений включите сопротивление 100 Ом.

Рис. 6.1. Схема экспериментальной установки

3. Подключите выводы цепи к источнику переменного тока с напряжением 6 В. Выполните измерения силы тока в цепи и общего напряжения .

4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчётную таблицу.

5. Прежде, чем включать конденсаторы 2 мкФ и 4 мкФ в электрическую цепь, рассчитайте теоретическое значение тока. Поставьте нужный предел измерений на приборе.

№ п/п
	Ом	мкФ	Гн	Ом	В	мА	мА

Контрольные вопросы

1. Какой ток называется переменным? Что такое синусоидальный ток?

2. Что называется действующим (эффективным) значением переменного тока?

3. Сформулируйте закон Ома для цепи переменного тока.

4. Что такое активное сопротивление электрической цепи?

5. Из-за чего возникает индуктивное сопротивление цепи? Как оно определяется?

6. Что такое емкостное сопротивление? Как оно определяется?

7. Объясните наличие переменного тока в цепи с конденсатором.

8. Почему полное сопротивление последовательной цепи переменного тока не равно алгебраической сумме активного, емкостного и индуктивного сопротивлений?

9. Как зависит индуктивное сопротивление от частоты переменного тока?

10. В каком направлении течет ток в цепи переменного тока?

11. От чего зависит частота тока в цепи переменного тока?

12. Как зависит сопротивление конденсатора от частоты переменного тока?

13. Как зависит сопротивление катушки индуктивности от частоты переменного тока?

14. Как зависит сопротивление резистора от частоты переменного тока?

15. В каком случае действующее значение силы тока максимально в цепи перемен тока?

16. Написать закон Ома для цепи переменного тока с емкостным и активным сопротивлениями.

17. Написать закон Ома для цепи переменного тока с индуктивным и емкостным сопротивлениями.

18. Какова средняя мощность, потребляемая в цепи с индуктивным сопротивлением?

19. Какова средняя мощность, потребляемая в цепи с емкостным сопротивлением?

20. Какова средняя потребляемая мощность в цепи с активным сопротивлением?

21. Какова средняя потребляемая мощность в полной цепи переменного тока?

22. Нарисовать диаграмму сопротивлений для цепи с ёмкостным и активным сопротивлениями.

23. Нарисовать диаграмму сопротивлений для цепи с индуктивным и активным сопротивлениями.

24. Что такое резонанс в цепи переменного тока?

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

_______________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________

Лабораторная работа № 7