Исследование резонанса напряжений в цепи переменного тока

Схема цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно. Расчет значений тока и падения напряжения. Понятие резонанса напряжений. Снятие показаний осциллографа. Зависимость сопротивления от частоты входного напряжения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 10.07.2013
Размер файла 3,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторно - практическая работа

тема: Исследование резонанса напряжений в цепи переменного тока

Цель работы:

1. Выявить влияние активного, индуктивного и емкостного сопротивления на значения мощности и сдвиг фаз между током и напряжением в цепи переменного тока;

2. Экспериментально и теоретически исследовать резонансные явления в последовательном колебательном контуре.

Содержание отчета:

название лабораторно-практической работы;

электрические схемы;

заполненные таблицы;

все расчеты к таблицам и дополнительные расчеты;

основные выводы;

Правила оформления:

· Лабораторная работа выполняется на компьютере с применением виртуальной лаборатории «Электротехника» или «Electronics WorkBench».

· Отчет должен быть представлен печатной работой на листах формата А4, таблица заполняется шариковой ручкой от руки.

· Расчет может выполняться от руки или на компьютере.

· Использовать MS WORD, MS EXCEL

Требуемое оборудование:

Продолжительность работы: 2 часа

Лабораторная работа проводится в виртуальной среде «Электротехника» или «Electronics WorkBench»

Основные теоретические положения

Рассмотрим цепь с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно (рис. 1.3.1).

Для анализа схемы разложим напряжение сети U на три составляющие: UR - падение напряжения на активном сопротивлении, UL - падение напряжения на индуктивном сопротивлении, UC - падение напряжения на емкостном сопротивлении.

Ток в цепи I будет общим для всех элементов:

Падение напряжения на активном, индуктивном и емкостном сопротивлениях, соответственно:

Следует отметить, что напряжения на отдельных участках цепи не всегда совпадают по фазе с током I. Так, на активном сопротивлении падение напряжения совпадает по фазе с током, на индуктивном оно опережает по фазе ток на 90° и на емкостном - отстает от него на 90°. Графически это можно показать на векторной диаграмме (рис. 1.3.2).

Изображенные выше три вектора падения напряжений можно геометрически сложить в один (рис. 1.3.3).

В таком соединении элементов возможны активно-индуктивный или активно-емкостный характеры нагрузки цепи. Следовательно, фазовый сдвиг имеет как положительный, так и отрицательный знак. Интересным является режим, когда ц = 0. В этом случае:

Такой режим работы схемы называется резонансом напряжений. Полное сопротивление при резонансе напряжений имеет минимальное значение: , и при заданном напряжении U ток I может достигнуть максимального значения. Из условия определим резонансную частоту

Явления резонанса напряжений широко используется в радиотехнике и в отдельных промышленных установках.

1. Порядок выполнения работы

1.1 Собрать электрическую схему, показанную на рис. 1

Двухканальный осциллограф Рис. 1 при этом использовать следующие элементы:

1. в качестве активного сопротивления выбрать R = 200 Ом;

2. в качестве индуктивности выбрать L = 1 Гн;

3. в качестве конденсатора С выбрать С = 10 мкФ

сопротивление резонанс напряжние ток

Таблица № 1

f генератора

UR опыт

UL опыт

UC опыт

XL расчет

XC расчет

UR расчет

UL расчет

UC расчет

Гц

В

В

В

Ом

Ом

В

В

В

10

12,9

4

103,2

62,832

1591,55

13.0

4.08

103.29

20

28,5

17,9

113,7

125,664

795,77

28.6

17.97

113.80

30

50,4

47,5

133,8

188,496

530,51

50.48

47.58

133.9

40

80,6

101,3

160,4

251,328

397,89

80.66

101.36

160.47

50

99,9

156,9

159,0

314,160

318,31

99.98

157.05

159.12

50,34

100

158,0

158,0

316,296

316,16

100.0

158.15

158.08

60

87,2

164,4

115,7

376,992

265,26

87.3

164.56

115.78

70

68,5

150,6

77,8

439,824

227,36

68.54

150.72

77.91

80

54,9

138,1

54,6

502,656

198,94

55.0

138.23

54.7

90

45,7

129,3

40,4

565,488

176,84

45.76

129.39

40.46

100

39,2

123,1

31,2

628,320

159,15

39.22

123.21

31.21

2. Порядок выполнения расчетов

2.1 Рассчитать следующие величины, результат занести в таблицу № 1 - столбцы 5 - 9

Расчетные формулы:

XL = 2 р ѓ L; XC = 1/ 2 р ѓ C; UR = I*R; UL = I* XL; UC = I* XC.

Канал А - напряжение на емкости; Канал В - напряжение на индуктивности;

. f = 10 Гц

f = 20 Гц

f = 30 Гц

f = 40 Гц

f = 50 Гц

f = 60 Гц

f = 70 Гц

f = 80 Гц

f = 90 Гц

f = 100 Гц

Теперь снимем показания осциллографа с общего реактивного сопротивления, т е. подключим его параллельно емкости и индуктивности.

f = 10 Гц

f = 20 Гц

f = 30 Гц

f = 40 Гц

f = 50 Гц

f = 50.329 Гц

f = 60 Гц

f = 70 Гц

f = 80 Гц

f = 90 Гц

f = 100 Гц

По показаниям осциллографа хорошо видно, что с увеличением частоты входного напряжения сопротивление конденсатора уменьшается, а сопротивление индуктивности увеличивается. При частоте 50.329 Гц они становятся равными, т.е. наступает резонанс напряжений. Хорошо видно, что напряжение на емкости противофазно напряжению на индуктивности. При f = 50.329 Гц напряжение на сопротивлении R становится максимальным и равным входному напряжению генератора, т. е. мощность цепи максимальна.

При сравнительном анализе скриншотов обратите внимание на параметры усиления (В/дел)

XL = 2рfL, с ростом частоты переменного тока f индуктивное сопротивление растет.

XC = 1/2рfC, с ростом частоты переменного тока f емкостное сопротивление уменьшается

При XL = XC ток достигает максимального значения и все падение напряжения приходится на активную нагрузку R, мощность цепи максимальна (резонанс напряжений).

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Изучение неразветвленной цепи переменного тока, построение векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжений на активном и емкостном сопротивлении. Подключение к генератору трёхфазного напряжения и подача синусоидального напряжения.

    лабораторная работа [164,3 K], добавлен 12.01.2010

  • Расчёт токов и напряжений цепи. Векторные диаграммы токов и напряжений. Расчёт индуктивностей и ёмкостей цепи, её мощностей. Выражения мгновенных значений тока неразветвлённой части цепи со смешанным соединением элементов для входного напряжения.

    контрольная работа [376,9 K], добавлен 14.10.2012

  • Исследование процессов, происходящих в простейших электрических цепях переменного тока, содержащих последовательное соединение активных и индуктивных сопротивлений. Измерение общей силы тока, активной и реактивной мощности; векторная диаграмма напряжений.

    лабораторная работа [79,2 K], добавлен 11.05.2013

  • Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.

    лабораторная работа [105,2 K], добавлен 22.11.2010

  • Изучение неразветвленной цепи переменного тока. Особенности построения векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжения на активном и индуктивном сопротивлении. Построение векторной диаграммы и треугольников сопротивления и мощностей.

    лабораторная работа [982,7 K], добавлен 12.01.2010

  • Практическая проверка и определение физических явлений, происходящих в цепи переменного тока при последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора. Получение резонанса напряжений, построение по опытным данным векторной диаграммы.

    лабораторная работа [32,3 K], добавлен 12.01.2010

  • Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.

    лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007

  • Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.

    методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012

  • Схема исследуемых электрических цепей. Измерение напряжения на всех элементах цепи, значения общего тока и мощности. Определение параметров напряжения в режиме резонанса и построение векторных диаграмм тока, топографических векторных диаграмм напряжений.

    лабораторная работа [455,5 K], добавлен 31.01.2016

  • Определение влияния активного, индуктивного и емкостного сопротивления на мощность и сдвиг фаз между током и напряжением в электрической цепи переменного тока. Экспериментальное исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре.

    лабораторная работа [393,4 K], добавлен 11.07.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.