Результаты измерений и вычислений в работе 2а

Условия проведения опытов:

Опыт 1: Меньшая емкость конденсаторов (С = 40 ÷ 80 мкФ).

Опыт 2: Бóльшая емкость конденсаторов (С = 160 ÷ 200 мкФ).

3. Расчетная часть

1. По результатам измерений (табл. № 3.3) вычислить: активное сопротивление цепи R, величины полного сопротивления катушки индуктивности Z_K, индуктивного сопротивления X_L, емкостного сопротивления конденсатора X_C, полного сопротивления цепи Z, величины напряжений на активном сопротивлении цепи U_R и индуктивном сопротивлении катушки индуктивности U_L, а также коэффициенты мощности цепи cosj для двух опытов.

2. Вычисления параметров цепи проводить по нижеследующим формулам:

2.6. Величина общего активного сопротивления R определяется через общую потребляемую активную мощность Р и ток последовательной цепи I:

.

2.7. Полное сопротивление катушки индуктивности Z_K определяется из закона Ома:

.

2.8. Индуктивное сопротивление X_L катушки индуктивности определяется из треугольника сопротивлений:

,

где = 5 Ом – активное сопротивление провода катушки (см. мнемосхему катушки на панели №4 стенда – рис. 3.21).

2.9. Величина емкостного сопротивления Х_С и полного сопротивления цепи Z определяются по формулам:

, .

2.10. Составляющие напряжений U_R и U_L катушки индуктивности определяются из закона Ома для участка цепи:

; .

2.11. Коэффициент мощности определяется по формуле:

,

где S = UI , ВА – полная мощность цепи.

4. Оформительская часть – построение векторных диаграмм

1. Перед построением векторных диаграмм внимательно изучить правила их построения, изложенные в разделе 1.4.

2. Выбрать масштабы для напряжений m_U и тока m_I , как указано в разд. 1.4.

3. С помощью выбранных масштабов определить длины векторов напряжений и тока по формулам:

;

4. Занести выбранные масштабы, измеренные и вычисленные величины напряжений и тока и длины векторов этих величин для двух опытов в табл. 3.4.

Таблица № 3.4

Масштабы, величины и длины векторов напряжения и тока

5.1. Для обоих опытов в масштабе построить две векторные диаграммами (на рис. 3.15 показан их общий вид). Для этого нужно, пользуясь правилами их построения (см. разд. 1.4 и общую часть разд. 3.2), выполнить следующее:

5.1. В выбранном масштабе начертить базовый вектор тока I, который является общим для всех элементов исследуемой цепи, направив его горизонтально вправо.

5.2. Пользуясь элементарными векторными диаграммами для R,L,C-элементов (см. рис. 3.1, рис. 3.2, рис. 3.3 в разд. 3.1), построить в масштабе векторы напряжений U_R, U_L, U_С для этих элементов. Начала этих векторов следует совместить с началом вектора тока.

5.3. Затем следует построить цепочку тех же векторов U_R , U_L, U_С (см. рис. 3.15,а). Для этого вначале вектор U_L переносится параллельно самому себе (коллинеарный перенос), причем его начало совмещается с концом ранее построенного вектора U_R. Затем к концу вектора U_L пристраивается начало вектора U_C при его коллинеарном переносе.

5.4. Пользуясь правилом геометрического сложения цепочки векторов (см. Приложение 4), следует отложить суммарный вектор напряжения питания цепи U, совместив начало этого вектора с началом вектора U_R, а конец – с концом вектора U_С.

5.5. В конце построения векторной диаграммы нужно отложить фазовый угол φ между векторами общего тока I и напряжения питания U.