Экспериментальные исследования

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО

РЕЖИМА В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ

Цель работы: практическое ознакомление с синусоидальными режимами в простых RL- , RC- и RLC - цепях.

Описание лабораторного стенда

Стенд предназначен для проведения исследований простейших электрических цепей, содержащих R,L,C- элементы, катушки индуктивности со взаимоиндукцией. а также влияния формы сигналов на их спектральный состав. На лицевой панели лабораторного стенда приведены его упрощенные схемы и расположены индикаторы и кнопки управления. Стенд помимо исследуемых цепей содержит встроенные генратор входного сигнала и мультиметр, позволяющий измерять действующие значениятоков и напряжений элементов схем.

Подключение мультиметра к необходимой контрольной точке исследуемой схемы осуществляется с помощью кнопок, расположенных под жидко кристаллическим дисплеем (ЖКД), отображающим номер пункта выполняемой работы, измеряемую величину и ее значение. Средняя кнопка предназначена для выделения информации, относящейся к выполняемому пункту исследований, левая и правая кнопки позволяют "перелистывать" страницы дисплея вперед и назад в пределах этого пункта.

Генератор формирует сигналы требуемой формы, которые индицируются соответствующими светодиодами. Часта генератора может дискретно меняться от 100 Гц до 20 кГц с шагом 100 Гц с помощью соответствующих кнопок. Форма выводного сигнала устанавливается автоматически в соответствии с выполняемым пунктом исследований.

Управление переключателями S1…S5 осуществляется с помощью кнопок управления, расположенных в правой части лицевой панели, однократным нажатием на кнопку и удержанием ее в течение 0,5 сек. Текущее состояние любого переключателя индицируется зажиганием соответствующего светодиода.

Внимание !

Необходимо следить за соответствием номеров лабораторных работ и индикацией их на дисплее, а также за соответствием измерений пунктам методических указаний.

Подключение двухлучевого осциллографа осуществляется посредством высокочастотных разъемов, расположенных на задней панели стенда.

Подготовка к работе

При анализе электрических цепей в установившемся синусоидальном режиме важно твердо усвоить амплитудные и фазовые соотношения между токами и напряжениями элементов цепи. Необходимо помнить, что ток в резистивном элементе совпадает по фазе с напряжением, ток в индуктивности отстает, а в емкости опережает напряжение на четверть периода.

Следует учитывать, что комплексное сопротивление индуктивности и емкости есть функция частоты:

;

Функцией частоты являются, следовательно, и комплексные сопротивления RL-, RC- и RLC-цепей. Так, для RLC-цепи, изображенной на рис.1,1,в комплексное сопротивление

а б в

Рис.1.1

Реактивная составляющая этого сопротивления равна разности модулей индуктивного и емкостного сопротивлений и поэтому может принимать различные знаки: если она положительна, реакция цепи имеет индуктивный характер, если отрицательна, емкостный, если обращается в нуль, цепь будет находиться в состоянии резонанса.

Как модуль и аргумент комплексного сопротивления

; j = аrctg ,

так и определяемые ими по закону Ома действующее значение и начальная фаза тока

;

существенно зависят от соотношений индуктивного и емкостного сопротивлений.

Токи и напряжения цепи в установившемся синусоидальном режиме наглядно представляют с помощью векторной диаграммы. Такая диаграмма для RLC - цепи приведена на рис.1.2,а, где рассматривается случай =-45°, т.е. ток I опережает напряжениена 45°, что соответствует емкостной реакции и временной диаграмме, представленной на рис .1.2,б.

а б

Рис.1.2

Экспериментальные исследования

Включить лабораторную установку и осциллограф. Кнопкой "ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА" включить схему №1 лабораторного стенда, при этом в поле включенной схемы должен гореть хотя бы один светодиод, а на экране ЖКД в правой верхней части лицевой панели появится надпись, указывающая на работоспособность встроенного мультиметра. На светодиодном индикаторе установки частоты генератора входного сигнала высветится текущее значение частоты. Нажимая кнопки управления ЖКД следует ознакомиться с порядком вывода на него информации.