Последовательность выполнения работы. Включить в сеть генератор, вольтметр, фазометр и дать им прогреться в течение 5 мин.
Включить в сеть генератор, вольтметр, фазометр и дать им прогреться в течение 5 мин.
1. Собрать последовательную цепь на рис.3.5, соблюдая последовательность элементов и учитывая, что — внутреннее активное сопротивление катушки индуктивности.
Таблица 3.2
Цепь на рис.
3.5
I
прям.
косв.
Ом
Ом
Ом
град
мА
град
В
град
В
В
град
Расчет
–
Опыт
Таблица 3.3
Цепь
на рис. 3.6
I
I
мА
град
мА
град
мА
град
мА
град
Расчет
Опыт
–
–
–
–
–
–
Таблица 3.4
Разветвленная цепь
U1
U2
U3
мА
град
мА
град
мА
град
В
В
В
В
град
В
град
Расчет
Опыт
–
–
Рис.3.5
Рис.3.7
Рис.3.8
Рис.3.9
Рис.3.10
Рис.3.6
Подключить цепь к генератору, выставить частоту согласно варианту и установить с помощью настольного вольтметра (встроенный в генератор вольтметр в этой и последующих работах использовать нельзя) напряжение на входе цепи 10 В:
а) измерить вольтметром и занести в табл.3.2 в графу «Опыт» напряжения Пересчитать по закону Ома напряжения ;
б) измерить фазометром начальную фазу у тока I. (В качестве «Опорного» взять входное напряжение U, а в качестве «Сигнала» взять напряжение т.е. клемму «Земля» подключить к общему узлу 4, клемму «Сигнал» - к узлу 3, а клемму «Опорное» - к узлу 1. Обратить внимание, что напряжения и согласованы;
в) прямое измерение начальной фазы напряжения в цепи на рис. 3.5 невозможно, так как и не имеют общего узла. Прямое измерение станет возможным, если на время измерения фазы поменять местами резистор и С. Тогда фазометр подключается к тем же узлам, что и в пункте “б”. Выполнить это измерение. Результат занести в графу - прям.;
г) в реальных цепях перемена элементов местами не всегда возможна. По этой причине выполнить измерение начальной фазы косвенным методом (без перемены местами R и С). Для этой цели зажим «Земля» фазометра подключить к узлу 3, зажим «Сигнал» - к узлу 2, а зажим «Опорное» - к узлу 4. Записать показания фазометра. Поскольку и не согласованы, то угол между определим согласно (3.12), вычитая из показания угол 180°. Если к результату прибавить измеренную раннее начальную фазу тока (совпадающую с начальной фазой для ), то получим начальную фазу для т.е. . Результат занести в графу – косв. Сопоставить результаты прямого и косвенного измерений ;
д) начальная фаза для измеряется непосредственно (зажим «Земля» подключить к узлу 1, зажим «Сигнал» - к узлу 2, зажим «Опорное» - к узлу 4). Напряжения и согласованы;
е) начальные фазы, измеренные в пп. б, в, г, занести в табл. 3.2 в графу «Опыт».
2. Собрать параллельную цепь на рис. 3.9 с добавочным резистором и выставить с помощью вольтметра напряжение U=10 B не на входе цепи, а на сопротивлении . В этом случае комплексные токи параллельных ветвей на рис.3.7 и 3.6 будут одинаковы. Наличие резистора позволяет измерить входной ток ;
а) измерить напряжение на и пересчитать в ток ;
б) при измерении фазы , входного тока в качестве опорного следует взять напряжение на резисторе . Тогда клемму «Земля» нужно подключить к общему узлу 2, клемму «Сигнал» – к узлу 1, клемму «Опорное» – к узлу 3.
Внимание! Напряжения 2 и U не согласованы. Измеренный комплексный ток занести в табл.3.3. Токи параллельных ветвей не измеряются.
3. Собрать разветвленную цепь согласно варианту (рис.3.10 – 3.12). Подключить к цепи генератор заданной частоты с напряжением U=10 В:
а) измерить вольтметром напряжения на резисторах и напряжения Пересчитать напряжения резисторов в токи
б) измерить фазометром начальные фазы токов Занести в табл.3.4 в графу «Опыт» комплексные токи и модули напряжений
4.Сделать заключение о соответствии расчетных и опытных данных по всем выполненным пунктам работы.
Основные вопросы к работе
1.Основные величины, характеризующие синусоидальный ток и напряжение (период, частота, угловая частота, начальная фаза, амплитуда, действующее значение).
2.С какой целью введено понятие действующего значения гармонического сигнала? Может быть, достаточно понятия амплитуды сигнала?
3.Какой смысл содержится в понятии положительного направления синусоидального напряжения и тока?
4.Что такое комплексный ток, напряжение? Что понимают под комплексной амплитудой тока, напряжения?
5.Как вычисляются комплексные сопротивления элементов цепи?
6.Каковы фазовые сдвиги между напряжениеми током в индуктивности, емкости?
7.Для какого класса цепей (R-цепи, RL-цепи, RC-цепи, LC-цепи, RLC-цепи) угол сдвига фаз между входными напряжением и током может равняться: а) нулю, б) ±90°?
8. Что характеризуют активная, реактивная и полная мощности? Единицы их измерения.
9.Что такое коэффициент мощности?
10.На каком важном свойстве линейных цепей основан метод пропорционального пересчета?
11.Как строится топографическая диаграмманапряжений цепи?В чем ееотличие от векторной диаграммы напряжений?