Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении
.
Лабораторная работа
Цель работы
1. Проверить практически и уяснить, какие физические явления происходят в цепи переменного тока.
2. Рассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи.
3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.
Теоретическое обоснование
При подведении к зажимам последовательно соединённых активного сопротивления R, индуктивности L и ёмкости C синусоидального напряжения U=UMsinWt и тока I=IMsin(Wt-U). Сдвиг фаз между напряжением и током определяется по формуле
, где XL=2pfL, 
- соответственно индуктивное и ёмкостное сопротивления.Действующее значение тока в цепи можно найти по закону Ома:
где
- полное сопротивление цепи.Если ХL>XC, то и U1>U2 - ток в этом случае отстаёт от напряжения в сети. В случае XL<XC и U1<U2 - ток опережает напряжение. Когда XL=XC, то U1 =U2 – ток и напряжение совпадают по фазе.
Для цепи с последовательным соединением резистора, индуктивной катушки и конденсатора по измерянным значениям напряжения UR,UC, UK, U, тока Iи активной мощности Р можно определить параметры цепи. Сопротивление резистора
, ёмкостное сопротивление 
. Определив ХС и зная промышленную частоту тока f=50 Гц, можно найти мощность конденсатора 
Параметры катушки определяются из формулы XL=2pfL
Определяем индуктивность катушки
.Оборудование:
Блок питания.
Стенд для измерения активного и реактивного сопротивлений.
Щит приборный №1.
Ход работы
Подключить блок питания к стенду.
Собрать схему, подключив приборы, соединительными проводами.
Включив тумблер на стенде, подаём напряжение на схему.
Ставим перемычку на дроссель, замеряем напряжение на резисторе и конденсаторе.
Ставим перемычку на конденсатор, замеряем напряжение на резисторе и дросселе.
Замеряем напряжение в схеме при последовательном соединении резистора конденсатора и дросселя, на каждом элементе.
Результаты опытов занести в таблицу, схемы исследований
| Данные изменений | Результаты измерений | |||||
| I | U1 | U2 | Uобщ | Xc | R | Z |
| 0,44 | 210 | 22 | 211 | 50 | 477,3 | 480 |
; 
; 
| Данные изменений | Результаты измерений | |||||
| I | U1 | U2 | Uобщ | XL | R | Z |
| 0,42 | 210 | 632 | 666 | 1505 | 500 | 1586 |
; 
; 
; | Данные изменений | Результаты измерений | |||||||||
| I | U1 | U2 | U3 | Uобщ | XL | XC | R | Z | C | L |
| 1 | 200 | 50 | 150 | 224 | 150 | 50 | 200 | 224 | 0,16 | 0,48 |
; 
; 
; 
; 
; 
; 
Вывод
С помощью данной лабораторной работы овладели навыками подключения простейших электрических схем для переменного тока (активное, ёмкостное, индуктивное и реактивное сопротивление), научились строить векторные диаграммы, пользоваться измерительными приборами.
Ответы на контрольные вопросы
Сдвиг фаз между током и напряжением зависит от наличия в ней индуктивного и ёмкостного сопротивления.
В цепи переменного тока полное сопротивление можно рассчитать, из треугольников сопротивлений, по формулам:
; 
; 
.Зная ёмкостное и индуктивное сопротивления, частоту тока и силу тока ёмкость и индуктивность можно определить по формулам:
; 
.