Обработка и анализ результатов
Комплексная лабораторная работа № 7-8
Тема: Исследование цепи с емкостью. Исследование последовательной и параллельной RC цепи
Цель работы: Отработка практических навыков и проверка на опыте теоретических положений о распределении напряжений и фазовых сдвигов в электрической цепи при последовательном соединении RC- элементов
Часть лабораторной работы
Теоретическая часть.
Последовательное соединение RC элементов цепи
Реальный конденсатор характеризуется двумя параметрами: активным сопротивлением R и емкостным Хc (рисунок 1).
Рис.1 Электрическая цепь с резистивным и емкостным элементом
Полное напряжение цепи U определяется по теореме Пифагора из векторной диаграммы (рисунок 2).
Рис.2 Векторная диаграмма RC цепи
U = √(UR)2 + (Uc)2 , В
где U R – напряжение на активном сопротивлении, В;
Uс - напряжение на емкостном сопротивлении, В
Действующее значение напряжения U
 |
I – ток цепи;
Z – полное сопротивление RC цепи из треугольника сопротивлений
 |
Z = √ R2 + (Xc)2 , Ом
По закону Ома действующее значение тока в цепи:
I = U/Z , А
Сдвиг фаз:
 |
Пояснения к работе:
Студент при выполнении работы должен хорошо представлять, какие физические процессы происходят в электрической цепи.
Задание и исходные данные
1. 1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
|
|
|
1.2.Для работы необходимо построить или загрузить схему исследования.
При наличии загрузочного файла – после нажатия кнопки 
открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл <Последовательное соединение RC. ewb> и нажать кнопку « Открыть». Появится схема, имеющая следующий вид:
3.Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1:Включить источник и произвести измерения в соответствии с ТАБЛИЦЕЙ. Выключить источник
2.2. Опыт 2:Изменить значения параметров схемы (в соответствии с таблицей) и провести исследование Результаты измерений занести в таблицу.
Провести расчет следующих величин
I = U/Z Xc = 1/ (ωC) Z= 
cosj = 
Полученные данные занести в таблицу
По опытным данным убедиться, что U = 
ТАБЛИЦА
|
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | ||||||||
| С мкф | R кОм | U В | I мА | Uа В | Uс В | Xс | Z кОм | I мА | Cosj | |
| Опыт 1 | 3 | 0 | ||||||||
| Опыт 2 | 3 | 14 | ||||||||
R– сопротивление резистора (резистор с переменным сопротивлением - реостат)
|
|
|
Обработка и анализ результатов
3.1. Данные измерений и расчетов внести в таблицу
3.2. Полученные данные занести в таблицу по опытным данным убедиться, что
U =
3.3 Построить векторные диаграммы
Контрольные вопросы:
1. Как измениться угол сдвига фаз при уменьшении емкости конденсатора С ?
Часть лабораторной работы
Теоретическая часть
Параллельное соединение RC
Параллельное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости.
Рассмотрим схему, состоящую из параллельно соединенных активного и реактивных элементов (рис.1, а).
Метод проводимостей и векторных диаграмм
Токи ветвей находятся сразу: 
, 
, 
.
Для определения общего тока 
необходимо построить векторную диаграмму (рис. 1, б). Построение начинаем с вектора напряжения, так как оно является общим для всех ветвей. Из векторной диаграммы имеем
или 
,
где 
– полная проводимость цепи, равная
.
Разность индуктивной и емкостной проводимостей представляет собой общую реактивную проводимость цепи 
.
Рис. 2.31. Электрическая цепь и ее векторная диаграмма
Векторы токов на диаграмме образуют треугольник токов. Его горизонтальный катет, представляющий проекцию вектора тока на вектор напряжения, называется активной составляющей тока и равен току в активном элементе цепи: 
(рис. 2, а). Проекция вектора тока на направление, перпендикулярное напряжению, – это реактивная составляющая тока. Она равна суммарному току реактивных элементов 
и определяется как разность длин векторов:
(см. рис. 1, б и 2, а).
Рис. 2 Треугольники токов и проводимостей
Разделив все стороны треугольника токов на 
, получим треугольник проводимостей (рис. 2.32, б), стороны которого связаны следующими соотношениями:
, 
, 
, 
.
|
|
|
Пояснения к работе:
Студент при выполнении работы должен хорошо представлять, какие особенности реализуются в электрической цепи.
Задание и исходные данные
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH.
1.2.Для работы необходимо собрать или загрузить схему исследования. При нажатии кнопки 
открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл <Параллельное соединение RC. ewb> и нажать кнопку « Открыть». Появится схема, имеющая следующий вид:
|
|
|
Порядок выполнения работы
2.1. Произвести опыты в соответствии с таблицей
2.2 Схему для проведения этого опыта необходимо собрать в соответствии со схемой приведенной выше
ТАБЛИЦА
|
ОПЫТ | Измеренные величины | Рассчитанные величины | |||||||||
| С | R | U | I1 | I2 | I3 | Xc | b | g | y | I1 | |
| мкФ | кОм | В | мА | мА | мА | кОм | См | См | См | мА | |
| Опыт 1 | 3 | 20 | |||||||||
| Опыт 2 | 3 | 40 | |||||||||
| Опыт 3 | 3 | ¥ | |||||||||
Обработка и анализ результатов
3.1. Данные измерений и расчетов внести в таблицу
3.2. Произвести расчет следующих величин Xc, в3, g3, y, I1,. Результаты расчетов занести в таблицу
3.3. По опытным данным убедиться, что I1= 
Сравнить I1 расчетный и опытный
Контрольные вопросы:
1. Дать определение проводимости, реактивной проводимости, полной проводимости?
Содержание отчета
1. Наименование и цель работы
2. Схемы исследования (скриншоты из программы)
3. Таблица
4.Расчетные формулы, расчет величин по опытам
4.Векторная диаграммы ( в масштабе)
5. Выводы по результатам измерений
а) Как и почему изменяются I1 I2 I3 при увеличении r в 2 раза
б) Объясните результаты опыта 3
в) Объясните, почему во всех трех опытах ток I2 один и тот же.
Литература
1. Немцов, М. В. Электротехника : учебник для среднего профессионального образования по техническим специальностям. – Москва : Академия, 2018.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!