Цепи однофазного синусоидального тока

Цель работы: Исследование амплитудно-фазовых соотношений и мощности для переменного тока и напряжения в резисторе, конденсаторе и катушке индуктивности.

Краткие сведения из теории:

Переменный ток промышленной частоты (f = 50 Гц) имеет синусоидальную форму i – мгновенное (в момент времени t) значение силы тока, Im – амплитуда (максимальное значение) тока, (wt – φi) где i - мгновенное (в момент времени t) значение силы тока, Im – амплитуда (максимальное значение), (wt – φi) – фаза тока. В выражение для фазы тока входит w – циклическая частота переменного тока, связанные с обычной частатой соотношением w = 2 πf, а так же φ – начальная фаза (в момент времени t = 0).

Соответственно и напряжение в цепи переменного тока имеет синусоидальную форму u = Um sin(wt+ φi), где все величины имеют аналогичный току смысл. Мгновения значения токаи напряжения можно определить амплитудные значения токаи напряжения. Обычно на практике ток и напряжение характеризуют их действующими значениями I и U, которые указывают в паспортах на приборы, на электрической арматуре и т.д. Действующие значения тока и амплитудными значениями соотношениями

I = = 0,707 ; U = = 0,707 .

В цепи переменного тока с резистором закон Ома выполняется как для амплитудных значений тока напряжения = R, так и для их действующих значений U = IR. Конденсатор в цепи переменного тока имеет емкостное сопротивление

C – величина емкости конденсатора, ƒ – частота переменного тока. Мгновенные значение силы тока в конденсаторе i = (wt – φi), мгновенное значение напряжения на конденсаторе u = (wt – φi).

Начальные фазы связаны соотношением = + , то есть ток опережает по фазе напряжение на . Закон Ома связывает амплитудные значения тока и напряжения на конденсаторе соотношением = .

Полная мощность двухполюсника определяется произведением действующих значений тока и напряжения (измеряется в ВА) S = = UI Связь полной, активной и реактивной мощностей = + Активную мощность измеряет ваттметрами разного принципа действия. Обычно ваттметр имеет две измерительные цепи, как показано на рис 2.1

рис 2.1

нагрузка

Одна цепь ваттметра включена последовательно нагрузке, ток в ней i равен току нагрузки. Другая цепь включается параллельно и напряжение в ней равно напряжению u нагрузки. В лабораторной работе роль ваттметра выполняет умножитель напряжений.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить основные положения теории электрических цепей однофазного синусоидального тока.

2. Ознакомиться с вводной частью работы практикума «Электротехника» [2]. Запустить программу. Найти в меню «Правка» «Описание работ», открыть и выбрать лабораторную работу 2.

3. Рассчитать действующее значение тока в резисторе, используя данные U = 120B, R = 120B, r = 0,01 Oм

4. Открыть файл с2_01.ewb. Подключить амперметр и проверить правильность отчета.