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.
|