Исследование однофазных электрических цепей синусоидального тока с последовательно соединенными элементами
Лабораторная работа
Группа ОПИ - 13
Студент Кожевников А.О.
Преподаватель Стожков Д.С.
Екатеринбург
Цель работы
Научиться соединять последовательно резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы и подключать приборы для измерения тока, напряжения и мощности в однофазных неразветвленных цепях.
Научиться определять параметры электрической цепи с последовательно соединенными элементами и строить на комплексной плоскости топографические диаграммы напряжений, сопротивлений и мощностей.
Цена деления приборов
Цена деления амперметра:
Цена деления вольтметра:
Цена деления ваттметра:
Опыт 1. Исследование цепи с катушкой индуктивности
Таблица 1.1.
| Измерено | ||
Ток цепи 
| Напряжение цепи 
| Активная мощность цепи 
|
| 
| 
|
Полное сопротивление 
:
Активное сопротивление катушки 
:
Индуктивное сопротивление 
:
Активная составляющая напряжения 
:
Индуктивная составляющая напряжения 
:
Реактивная мощность 
:
Полная мощность 
:
Коэффициент активной мощности 
:
Таблица 1.2.
| Вычислено | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
Алгебраическая и показательная форма записи полной сопротивлении цепи 
Алгебраическая и показательная форма записи полного напряжения цепи 
:
Алгебраическая и показательная форма записи полной мощности цепи 
:
Вывод. Напряжение на резисторе опережает силу тока на 
; вектор падения на активном сопротивлении катушки совпадает с вектором тока по направлению, а на индуктивном сопротивление опережает вектор тока катушки на 
; из сети потребителя активная энергия расходуется на нагрев катушки, а реактивная энергия используется для создания магнитного поля катушки; коэффициент мощности меньше единицы.
Опыт 2.Исследование цепи с резистором и конденсатором
Таблица 1.3.
| Измерено | ||
| Ток цепи
| Напряжение цепи 
| Активная мощность цепи 
|
| 
| 
|
Полное сопротивление цепи 
:
Сопротивление резистора 
:
Емкостное сопротивление конденсатора 
:
Активная составляющая напряжения 
:
Емкостная составляющая напряжения 
:
Емкостная емкость 
:
Полная мощность 
:
Коэффициент активной мощности 
:
Таблица 1.4.
| Вычислено | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
Алгебраическая и показательная форма записи полной сопротивлении цепи 
Алгебраическая и показательная форма записи полного напряжения цепи 
:
Алгебраическая и показательная форма записи полной мощности цепи 
:
Вывод. Напряжение цепи отстает от силы тока на 
; напряжение на резисторе совпадает с током по направлению, а на конденсаторе отстает от тока на угол ; из сети потребляется активная энергия для нагрева резистора и реактивная энергия для создания электрического поля конденсатора; коэффициент мощности меньше единицы.
Опыт 3. Исследование цепи с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором
Таблица 1.5.
| Измерено | |||||
| Ток цепи
| Напряжение | Активная мощность цепи
| |||
| На резисторе
| На катушке индуктивности
| На конденсаторе
| Цепи
| ||
|
| 
|
| 
| 
| 
|
Сопротивление резистора :
Активная мощность резистора 
:
Активное сопротивление всей цепи 
:
Активное сопротивление катушки индуктивности :
Полное сопротивление катушки индуктивности :
Индуктивное сопротивление катушки индуктивности :
Емкостное сопротивление конденсатора :
Реактивное сопротивление цепи 
:
Полное сопротивление цепи :
Активная мощность катушки индуктивности :
Индуктивная мощность катушки индуктивности :
Емкостная мощность конденсатора 
:
Полная мощность цепи :
Коэффициент активной мощности :
Активная составляющая напряжения :
Индуктивная составляющая напряжения :
Полная мощность катушки :
Реактивная мощность цепи 
Коэффициент активной мощности :
Таблица 1.6.
| Резистор | Конденсатор | Катушка индуктивности | |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
| Катушка индук-ти | Исследуемая цепь | |||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
Алгебраическая и показательная форма записи полной сопротивлении цепи 
Алгебраическая и показательная форма записи полного напряжения цепи 
:
Алгебраическая и показательная форма записи полной мощности цепи 
:
Вывод. Напряжение цепи отстает от силы тока на 
; из сети потребляется только активная энергия на нагрев ее элементов; коэффициент мощности меньше единицы; возникает незатухающий колебательный процесс обмена энергией между электрическими и магнитными полями конденсатора и катушки индуктивности.
Задача В № 6
| Дано: |
|
Решение.
Действующая сила тока в цепи (показание амперметра):
Активное сопротивление катушки индуктивности 1:
Индуктивное сопротивление катушки индуктивности 1:
Активное сопротивление катушки индуктивности 2:
Индуктивное сопротивление катушки индуктивности 2:
Активное напряжение катушки индуктивности 1:
Индуктивное напряжение катушки индуктивности 1:
Активное напряжение катушки индуктивности 2:
Индуктивное напряжение катушки индуктивности 2:
Активная мощность катушки индуктивности 1:
Реактивная мощность катушки индуктивности1:
Активная мощность катушки индуктивности 2:
Реактивная мощность катушки индуктивности 2:
Модуль полного напряжения катушки индуктивности 1 (показание вольтметра 2):
Модуль полного напряжения катушки индуктивности 1 (показание вольтметра 3):
Комплекс полного сопротивления цепи в алгебраической и показательной форме:
Комплекс действующего напряжения в цепи в алгебраической и показательной форме:
Действующее напряжение в цепи (показание вольтметра 1):
Комплекс полной мощности в цепи в алгебраической и показательной форме:
Закон изменения силы тока:
Закон изменения напряжения:
Для заметок
Список литературы
Абубакиров К.М., Стенин Ю. В., Петровых Л.В., Хронусов Л.В. Однофазные цепи. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008 – 43 с.
Правила оформления курсовой работы по ГОСТу –https://sga46.ru/pravila-oformlenija-kursovoj-raboty-po-gostu