Математика Курсовая по Термеху Примеры решения задач Интеграл Физика Атомная физика Контрольная по физике Электроника Электротехника Электроэнергетика Тепловая и атомная энергетика Контрольная Школы дизайна Дизайн квартир Чертежи

Лабораторные работы по электротехнике

Лабораторная работа 233

Изучение цепи переменного тока

  Если в электрической цепи действует периодически изменяющаяся электродвижущая сила, то в ней возникают колебания тока и напряжения. Амплитуды и фазы этих колебаний на разных элементах цепи – сопро-тивлении (R), индуктивности (L) и емкости (C) - будут разными. Мы будем изучать цепи переменного тока с сосредоточенными параметрами, в которых R, L и C сосредоточены на отдельных участках цепи в виде резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности (Рис. 1), в отличие от цепей с распределенными параметрами, в которых они распределены по всей длине цепи. Кроме того будем считать, что ток в цепи изменяется по гармоническому (синусоидальному) закону .

 


Резистор Конденсатор Катушка индуктивности

  Рис. 1.

При изучении гармонических колебаний широко пользуются методом векторных диаграмм. Суть этого метода состоит в том, что любая физическая величина (x), изменяющаяся по гармоническому закону x = x0cos(wt+j0), может быть представлена как проекция на заданную ось вектора, вращающегося против часовой стрелки. Длина вращающегося вектора равна амплитудному значению x0. Угол, образу-емый этим вектором с заданной осью в начальный момент времени равен началь-ной  фазе колебания (j0) (Рис. 2).

RLC-цепь Анализ цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора, проведем с помощью векторной диаграммы.

Описание экспериментальной установки

Методическое пособие к работе N 241 Изучение электронного осциллографа Цель работы: ознакомление с устройством и принципом работы универсального электронного осциллографа, изучение формы электрических сигналов, а также измерение их амплитудных и временных характеристик.

Осциллограф универсальный двухканальный С1-117/1 предназначен для исследования формы электрических сигналов путем визуального наблюдения и измерения их амплитудных и временных параметров как непосредственно по шкале экрана электронно-лучевой трубки, так и цифровым методом.

Электрическая линза – фокусировка электронного луча системой анодов. Устройство, предназначенное для фокусировки электронного пучка, называется электронной линзой. Управление электронным пучком может осуществляться с помощью электрических и магнитных полей, соответственно электронные линзы подразделяются на электрические или магнитные. Ниже рассмотрено действие электрической электронной линзы.

Измерение диэлектрической проницаемости Рассмотрены теоретические основы процессов поляризации диэлектриков в электрическом поле и методика выполнения лабораторной работы. Исследование включает измерение поляризованности, диэлектрических потерь и определение зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.

Электрическое поле диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика Поляризация всех рассмотренных диэлектриков во внешнем электрическом поле приводит к изменению электрического поля внутри них.

Сегнетоэлектрики Особую группу среди полярных диэлектриков составляют сегнетоэлектрики, которые обладают рядом разнообразных электрических свойств. Название этой группе дано по первому исследованному веществу – сегнетовой соли NaKCl4H4O6 × 4H2O , поляризационные характеристики которой изучались советскими физиками И.В. Курчатовым, П.П. Кобеко и др.

В настоящей работе в качестве диэлектрика исследуется вариконд – сегнетоэлектри-ческий конденсатор с резко выраженными нелинейными свойствами, обладающий большой емкостью, малыми размерами, ограниченным диапазоном рабочих частот и температур, а также высоким значением диэлектрических потерь. Вариконд - сегнетоэлектрический конденсатор находится в составе кассеты ФПЭ-02.

Выполнение измерений Задание. Определение полной поляризованности Pn , остаточной поляризованности  P0 и коэрцитивной силы EК.

Электричество и постоянный ток Электричество – это понятие, которое охватывает всю совокупность явлений, в которых проявляется существование, движение и взаимодействие электрических зарядов. Науку, изучающую эти явления, называют наукой об электричестве.

Электростатическое поле и его напряженность. Электрические заряды, находясь, даже на большом расстоянии друг от друга, взаимодействуют между собой. Такое взаимодействие может осуществляться только посредством поля, в данном случае - электрического. Каждое заряженное тело окружено таким полем. Если заряженное тело неподвижно, то окружающее его поле называется электростатическим.

Электростатическое поле электрического диполя. Электрический диполь - система двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов +q и -q, расстояние l между которыми мало по сравнению с расстоянием до исследуемых точек поля. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя.

Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. При перемещении заряда в электростатическом поле, действующие на заряд кулоновские силы, совершают работу.

Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.

Сопротивление в цепи переменного тока (R-цепь)

  При прохождении переменного тока

 (1)

через резистор, обладающий сопротивлением R, на резисторе появляется переменное напряжение, совпадающее по фазе с колебаниями тока

. (2)

 Сопротивление резистора  не зависит от частоты w

 На рисунке 3а представлена векторная диаграмма для рассматриваемой цепи, а на рисунке 3б - графики зависимостей IR и UR от времени. Так как фазы колебаний тока и напряжения одинаковы, направления соответ-ствующих векторов на векторной диаграмме совпадают.

 


 

  Рис. 3а Рис. 3б

Индуктивность в цепи переменного тока (L-цепь)

 Если через катушку индуктивности идет переменный ток

, (3)

то напряжение на ее выводах будет равно по величине, но противоположно по знаку ЭДС самоиндукции, то есть

 (4)

 Сравнение выражений (3) и (4) показывает, что колебания напряжения на катушке индуктивности опережают по фазе на p/2 колебания тока в ней. На векторной диаграмме (рис. 4а) вектор, изображающий колебания напря-жения, повернут относительно вектора тока на угол p/2 в положительном направлении (против часовой стрелки). На рис. 4б это отражено в сдвиге кривой напряжения относительно кривой тока влево на четверть периода.

 


 

 


 Рис. 4а Рис. 4б

Сопротивление катушки индуктивности, определяемое как отношение амплитудных значений напряжения и тока линейно растет с увеличением

частоты  . (5)

Емкость в цепи переменного тока (C-цепь)

 Если в цепи, содержащей конденсатор, идет переменный ток

, (6)

то происходит периодическая перезарядка конденсатора. По определению I = dq/dt, следовательно

. (7)

При этом напряжение на конденсаторе

. (8)

 Сравнение (6) и (8) показывает, что колебания напряжения на конден-саторе отстают по фазе на p/2 от колебаний тока (см. рис. 5а и 5б).

 Сопротивление конденсатора уменьшается при увеличении частоты.

 (9)

 

 


На главную