Проверка закона Ома и вычисление мощности

Цепи переменного тока

Выполните измерения в следующем порядке:

1. Установите режим работы амперметра «А~» и подключите его к соответствующим клеммам цепи (рис. 11.4).

2. Включите тумблерК(загорится лампочка на передней панели).

3. Установите режим работы вольтметра «U~». Измерьте входное напряжение Uвх.

4. Установите переключатель Пв положение «1» и запишите показания миллиамперметра в табл. 11.1.

5. Измерьте падения напряжений на емкости, катушке и сопротивлении. Для этого подключите вольтметр поочередно к клеммам «C», «L» и «R» и запишите его показания в табл. 11.1.

6. Измерьте падение напряжения на участке цепи L-C. Для этого подключите вольтметр к клеммам на участке L-C. Запишите его показания в табл. 11.1. Сравните напряжение на участке L-C с разностью показаний вольтметра на «С» и «L». Обратите внимание на знак.

7. По полученным данным измерений постройте векторную диаграмму напряжений.

8. Сравните измеренное значение входного напряжения U_вхсо значением результирующего вектора напряжений, полученного по векторной диаграмме. По степени их расхождения судите о погрешности измерений.

9. Преобразуйте векторную диаграмму по напряжениям (рис. 11.2а) в векторную диаграмму по сопротивлениям (рис. 11.2б).

10. Вычислите по формуле (11.10) емкостное сопротивление Х_Сдля данного значения С. Сравните полученное значения Х_Сс соответствующим значением, полученным в п.9.

11. Вычислите индуктивность дросселя L, используя формулу (11.7) и значение емкостного сопротивления дросселя Х_L, полученное в п. 9.

12. Вычислите полное сопротивление (импеданс) Z по формуле (11.17).

13. Определите коэффициент мощности cosφ как отношение U_R/Uвх.

14. Вычислите мощность P = I·U·cosφ. Рассчитайте относительную погрешность мощности ε.

15. Проделайте пункты 5-14 для положений переключателя П«2» и «3». Результаты внесите в табл. 11.1.

№

Uвх, В

С, мкФ

I,mА

UC, В

UL, В

UR, В

ULC, В

L, Гн

Z, Ом

P,Вт

ε, %

1

2

3

Таблица 11.1

Контрольные вопросы

1. Какой ток называется квазистационарным и когда можно считать таковым промышленный переменный ток?

2. Дайте определение закона Ома для цепи переменного тока.

3. Объясните, в чем заключается метод векторных диаграмм? Как он применяется в данной работе.

4. Выясните, чему равняется сдвиг фаз между током и напряжением, если цепь состоит только из: а) активного сопротивления, б) индуктивного сопротивления?

5. Выведите формулу (11.23) для средней мощности переменного тока.

6. Почему необходимо стремиться сделать нагрузку такой, чтобы cosφ=1 и как этого можно добиться?

*Томсон (лорд Кельвин) Уильям - английский физик, научные работы относятся ко многим областям физики (термодинамике, гидродинамике, электромагнетизму, упругости, теплоте и т.д.), математике и технике. В 1853 г. вывел формулу (10.18), названную его именем.