Робота № 75

Дослідження резонансу напруг

в колі змінного струму

Коротка теорія

Ланцюг з послідовно з'єднаних опору, індуктивності і ємності (рис.1), підключених до джерела гармонійної напруги, може бути описана наступними рівняннями: сила струму в ланцюзі

;

падіння напруги на ємності

;

падіння напруги на опорі

;

падіння напруги на індуктивності

;

напруга на вході

Індекс «O» описує амплітудні значення струму і напруги.

в'язь між амплітудними значеннями струму і напруги має вигляд:

ня ланцюга (L- індук-

ня (C- ємність кон-

Опір ланцюга

(1)

Зрушення фаз между струмом в цепіIі напругою на входеUравен:

Зі співвідношення (1) видно, що при зміні , L, Cполн опір мінімально, якщо

, тобто якщо індуктивне і ємнісне опору рівні. Помноживши опору на силу струму в ланцюзі, отримаємо, що дорівнюють амплітудні значення напружень на ємності й індуктивності: UOC = UOL. а так само фази цих напруг відрізняються на (див. рис. 2), сумарне падіння напруги - на ємності й індуктивності - дорівнює нулю. Таке явище називається резонансом напруг, частоту

називають власною частотою ланцюга (контуру); повний опір ланцюга при резонансеZ = R- мінімально, струм в ланцюзі - максимальний

; зрушення фазмежду струмом і напругою на вході дорівнює нулю.

Графік залежності амплітуди струму від частоти зовнішнього джерела (при U = const) - рис. 3.

Мета лабораторної роботи - експериментальне дослідження явища резонансу напруг. У лабораторній установці (схема - рис. 4) частота істочніка- постійна, змінюється власна частота0 ланцюга за рахунок зміни ємності конденсатора. Схема підключена через ЛАТР (лабораторний автотрансформатор) - до стандартної мережі змінного струму :;

. Так як

, графікI0 (0) можна будувати в осях: вісь абсцис -

, вісь ординат

Перш, ніж зібрати схему, необхідно все тумблери батареї конденсаторів поставити в положення «вкл» і зняти провідником можливий залишковий заряд з батареї конденсаторів.

До відкритих струмоведучих частин схеми - не доторкатися!

Необхідно пам'ятати, що напруга на ємності й індуктивності в момент резонансу

Схему не включати без перевірки її викладачем або лаборантом! З підключеної до джерела живлення схемою працювати однією рукою!

Зібрати схему рис. 4.

В процесі вимірювань вхідна напруга Uостается незмінним.

Як виникає зрушення фаз між струмом через ємність і напругою на ємності?

Як виникає зрушення фаз між струмом через ідеальну котушку індуктивності і напругою на котушці? (Див. Літературу 1).

Запишіть вираз для сили струму через ємність і напруги на ємності (в тригонометричної або комплексної формі). Намалюйте графіки I (t), Uc (t) і відповідну векторну діаграму.

Запишіть вирази для сили струму через ідеальну котушку індуктивності і напруги на індуктивності (в тригонометричної або комплексної формі). Намалюєте графіки I (t), UL (t) і відповідну векторну діаграму.

Побудуйте векторну діаграму для випадку резонансу напруг.

В чому полягає явище резонансу напруг? Чому дорівнює власна частота контура? Чому дорівнює повний опір послідовної R, L, Cцепі при резонансі?

Поясніть отримані графіки. Які точки кривих відповідають резонансу напруг?

Що таке ефективний струм, ефективне напруга?

Калашников С.Г. «Електрика», «Наука», М. 1964 стор. 540 - 555.

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна