Для последовательной R–L- цепи (рис. 17) вычислить численные значения следующих величин в зависимости от частоты генератора f:
модуля действующего значения тока цепи ;
модуля входного сопротивления цепи – АЧХ ;
модуля действующего значения напряжения на сопротивлении цепи ;
модуля действующего значения напряжения на индуктивности ;
сдвига фаз между током и напряжением – ФЧХ .
Действующее значение тока цепи можно определить, зная модуль действующего значения входного напряжения и величины элементов цепи (внутреннее сопротивление генератора), (сопротивление потерь в проводах катушки индуктивности ), (установленная в макете катушка индуктивности), (нагрузочное сопротивление последовательной R–L- цепи):
, (35)
где величина модуля действующего значения входного напряжения берется равной тому значению напряжения, которое будет установлено далее при проведении измерения этой и других цепей, а именно 1 В; – круговая частота, ; – частота генератора сигнала, Гц, которая в экспериментальной части лабораторной работы будет меняться от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц; величину сопротивления потерь индуктивности , Ом, следует взять для индуктивности того макета, для которого будут впоследствии проводиться измерения (номер макета соответствует номеру подгруппы); величина внутреннего сопротивления генератора является стандартной для профессиональных радиотехнических устройств 50 Ом; величина сопротивления резистора во всех макетах одинакова 1 кОм.
Зависимости модуля входного сопротивления цепи и сдвига фаз между напряжением и током от частоты можно вычислить, используя выражения (13)–(24) в приложении к исследуемой цепи (рис. 17):
, (36)
. (37)
Модуль действующего значения напряжения на сопротивлении цепи
. (38)
Модуль действующего значения напряжения на индуктивности
. (39)
Рис. 17. Последовательная R–L- цепь
Величины элементов , и для расчета следует взять из табл. 1 к указанному преподавателем макету, на котором далее будут проводиться экспериментальные исследования (для схемы рис. 17 ).
Таблица 1
Величины элементов электрических цепей, установленных в лабораторных макетах
Элемент цепи | Номер макета | ||||
, кОм | |||||
, кОм | |||||
, мГн | |||||
, Ом | |||||
, мГн | |||||
, Ом | |||||
, нФ | |||||
, нФ |
Диапазон частот для расчета принять от 2 до 20 кГц с шагом 1 кГц. Результаты расчета свести в табл. 2.
По результатам, сведенным в табл. 2, построить графики рассчитанных величин , , , и в зависимости от частоты генератора.
Таблица 2
Результаты расчета параметров последовательной R–L- цепи
Частота , кГц | |||||||||||||||||||
Параметр | |||||||||||||||||||
, А | |||||||||||||||||||
, Ом | |||||||||||||||||||
, град | |||||||||||||||||||
, В | |||||||||||||||||||
, В |
Графики частотных зависимостей величин и построить на одних осях. Здесь же показать частотную зависимость модуля действующего значения входного напряжения .