Лабораторная работа № 7
Тема: Последовательное соединение RL
Цель работы: Отработка практических навыков проведения эксперимента и проверка на опыте теоретических положений о распределении напряжений и фазовых сдвигов при последовательном соединении резистивного и индуктивного (RL) элементов электрической цепи переменного синусоидального тока
Порядок выполнения
Теоретическая часть.
Индуктивный элемент создает магнитное поле. Если ток синусоидальный i = Im sin ωt, то мгновенное значение напряжения u = - e = L (d i/d t)= ULm cos ωt = ULm sin (ωt+π/2)
Рис. 1 Векторная диаграмма
Действующее значение напряжения на индуктивном элементе:
UL= ХL I
Величина ХL =ωL – индуктивное сопротивление, Ом.
Напряжение на индуктивном элементе по фазе опережает ток на угол φ= π/2 (рис.1)
Неразветвленная цепь переменного тока с активным и индуктивным элементами
Рис.2 RL цепь
Рис.3 Векторная диаграмма напряжений RL цепи
Действующее значение напряжения U по теореме Пифагора (рис.3):
где UR (Ua) – напряжение на активном сопротивлении, В;
UL - напряжение на индуктивном элементе, В
Z – полное сопротивление RL цепи из треугольника сопротивлений
Z = √ R2 + (XL)2, Ом
По закону Ома действующее значение тока в цепи:
I = U/Z, А
Напряжение опережает по фазе ток на угол φ:
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 (EWB). После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо построить или загрузить схему исследования. Для загрузки схемы нажать кнопку 
откроется окно, в котором курсором необходимо пометить файл < Последовательное соединение RL .ewb > и нажать кнопку «Открыть». Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3.Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу. 
1.4. Студент самостоятельно добавляет в схему электроизмерительные приборы, необходимые для выполнения задания на лабораторную работу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1:Установить значение (задает преподаватель) индуктивности Lмакс введением сердечника в катушку индуктивности переменной емкости, установить значение активного сопротивления (смотри таблицу), включить источник переменного напряжения и произвести измерение параметров электрической цепи в соответствии с таблицей. Выключить источник.
2.2. Опыт 2: Провести опыт, разомкнув регулируемый контакт реостата (потенциометра) и установив значение сопротивления в соответствии с таблицей.
rк – активное сопротивление катушки индуктивности (значение rк найти самостоятельно на катушке в схеме).
2.3. Опыт 3: Установить значение индуктивности в соответствии с таблицей, провести опыт, полученные данные занести в таблицу.
2.4. Проследить за изменением величин при введении сердечника в катушку индуктивности.
ТАБЛИЦА
| О П ЫТ | Измеренные величины | Расчетные величины | |||||||||
| U В | I мА | Uа В | UL В | rк кОм | L Гн | XL кОм | Rэ кОм | Z кОм | Cos j | I мА | |
| rк =0,R=0, L мах | 1.67 | 75.36 | |||||||||
| rк, R=14, L мах | 1.53 | 0.1 | 75.36 | ||||||||
| rк, R=14, L=1 | 8.68 | 3.31 | 0.1 | 0.376 |
rк – активное сопротивление катушки индуктивности