Основы теории цепей. Лабораторная работа № 2, вариант 7

1. Цель работы:
Изучение электрических цепей, содержащих резисторы R, индуктивности L и емкости С при гармоническом (синусоидальном) воздействии
2. Подготовка к выполнению работы
При подготовке к работе необходимо изучить поведение R, L, C при различных способах включения (последовательное, параллельное, смешанное – глава 3 электронного учебника).
3. Теоретическое исследование
3.1. Исследование работы последовательной RL – цепи (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1
3.2. Задать значения
сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
индуктивности L=2 мГн.
3.3. Задать напряжение источника E=10 В и частоту f=5 кГц
3.4. Определить (рассчитать) показания (расчетные значения) вольтмера при измерении напряжения на резисторе UR и катушке индуктивности, добавить вольтметры в исследуемую схему. Записать показания вольтметров в таблицу 2.1.
Таблица 2.1
 E UR UL IR IL
f=5 кГц В В В мА мА
     
f=10 кГц     
При правильном измерении должно выполняться равенство

т.к. UR и UL сдвинуты по фазе на 900 (на /2).
Зная значение R и XL=wL=2fL, определить по закону Ома ток в резисторе IR и в катушке IL (IR = UR / R, IL = UL / XL). Убедиться в их равенстве (поскольку соединение последовательное). Показание амперметра определить (рассчитать) и записать в таблицу 2.1.
3.5. Увеличить частоту f в два раза (т.е. установить f=10 кГц) и произвести все измерения и расчеты по п. 3.4. Данные измерений за-нести в таблицу 2.1. Обратить внимание на изменение тока и напряжений на элементах цепи, обусловленное увеличением в 2 раза сопротивления XL.
3.6. Исследование работы последовательной RC-цепи (рисунок 2.2). Задать значения:
сопротивления резистора R =100+Nx10 (Ом), где N – номер варианта (последняя цифра пароля);
емкости С=100 нФ;
частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3.


Рисунок 2.2
3.7. Определить (рассчитать) показания вольтметров для измерения напряжений UR и UC (добавить вольтметры в схему) и показания амперметра для измерения тока в цепи на частотах f=5 кГц и f=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные измерений и расчетов занести в таблицу 2.2. Учесть, что реактивное емкостное сопротивление равно Xc=1/wC=1/2fC и с ростом частоты уменьшается.
Таблица 2.2
 E UR UС IR IС
f=5 кГц В В В мА мА
     
f=10 кГц     
3.8. Исследование схемы RLC-цепи (рис. 2.3).
Добавить последовательно в схему предыдущего опыта (рисунок 2.2) катушку индуктивности L=2мГн. Задать частоту и напряжение источника Е согласно п. 3.3. Добавить в схему вольтметры и амперметр.

Рис. 2.3
3.9. Определить (рассчитать) показания вольтметров (UR, UL и UC) и амперметра в цепи на частотах f=5 кГц и f=10 кГц. (см. п.п. 3.4 и 3.5). Данные показаний измерительных приборов (расчетов) за-нести в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
 E UR UL UС IR IС IL
f=5 кГц В В В В мА мА мА
       
f=10 кГц       

Учесть, что в данной цепи

Обратить внимание и уметь объяснить изменения напряжений и тока в цепи, обусловленные частотной зависимостью сопротивлений XL=wL и XС=1/wС.

4. Требования к отчету
Отчет должен содержать
- схемы с указанием элементов и измерительных приборов;
- данные элементов схемы;
- таблицы значений напряжений и токов;
- контрольный (теоретический) расчет тока и напряжений для каждой из 3-х схем на частотах f=5кГц и 10 кГц, выполненный символическим методом;
- векторные диаграммы токов и напряжений для каждой из трех схем, построенные по результатам исследования (расчета) для f=5кГц.
- подробные выводы по результатам исследования.

23.06.2023 
Зачет, Журавлева Ольга Борисовна