Порядок выполнения эксперимента

 

• Соберите цепь согласно схеме (рис.1.7.2), включив в нее вместо измерительных приборов соответствующие гнезда коннектора, подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите с помощью мультиметра его параметры: U вблизи нуля, f = 1 кГц.

 

 

Рис. 1.7.2

 

• Для проведения измерений тока, напряжения, активной и реактивной мощностей воспользуйтесь виртуальными измерительными приборами. Для этого приведите персональный компьютер в рабочее состояние. Запустите программу «ВП ТОЭ», откройте меню и выберите из него пункт «Приборы II».
• Сделайте необходимые «подключения» виртуальных приборов к коннектору, установите род измеряемых величин и пределы измерения основного блока приборов:

        V0 – действующее – 20 В

        А1/А2 – действующее – 100 мА

        А3/А4 - действующее – 100 мА

· Увеличьте напряжение источника до 5В и убедитесь, что пределы измерений всех приборов установлены верно. При необходимости скорректируйте их.

· В блоке «Приборы II» выберите из меню приборы «Активная мощность» и «Реактивная мощность» и «подключите» их к V0 и А1 (тем самым на входы ватт- и варметра подаются напряжение U источника питания и ток I, потребляемый от него всей цепью).

· Запишите результаты измерений в табл. 1.1.

Таблица 1.1

U, B	I, A	IL, A	IC, A	IR, A	P, Вт	Q, Вар

 

Вопрос: Почему I ¹ I_R + I_L + I_C?

 

Ответ: …..

Вопрос: Почему здесь Q>0 и в каком случае Q будет иметь отрицательное значение?

 

Ответ: …..

Параметры синусоидального напряжения (тока)

Общие сведения

Переменный ток, в противоположность постоянному току, периодически меняет свое направление. Кривая (функция) переменного тока или напряжения, соответственно, может иметь различную форму. На рис. 2.1 показаны

 

 

Рис. 2.1

 

некоторые из типичных для электротехники и электроники функций. Кроме того, различают однофазные и многофазные переменные напряжения и токи. Например, электроснабжение массовых потребителей осуществляется, как правило, посредством трехфазного тока.

Последующие эксперименты ограничены синусоидальными напряжениями, которые наиболее часто встречаются в электротехнике и электронике.

Эксперименты затрагивают такие параметры как частота, амплитуда, среднеквадратическое (действующее) значение, фазовый сдвиг (угол) и мощность.

Опыты с трехфазными токами проводятся отдельно (разд. 7).

На рис. 2.2 показаны напряжение и ток, как синусоидальные функции времени. 

 

 

 

Рис. 2.2

 

В течение одного периода T напряжение   последовательно оказывается равным нулю, положительному максимуму (амплитудное значение) U_m, затем нулю, отрицательному максимуму и снова нулю.

Аналогично выглядит график изменения тока, но в общем случае он может быть сдвинут во времени относительно напряжения (отставать от напряжения или опережать его).

Мгновенные значения синусоидальных напряжения u и тока i выражаются так:

 

u = U_m × sin (w t+ y _u),       i = I_m × sin (w t+ y _i),

 

где y _u и y _i – начальные фазы напряжения и тока.

Разность фаз напряжения и тока (фазовый сдвиг):

 

j = y _u - y _i.

 

Другие параметры синусоидальных величин и формулы для их вычисления приведены ниже.

Частота f в Герцах (Гц) выражается как число периодов в секунду

 

f = 1 ¤ T.

Угловая частота w в рад ¤ с равна

 

w = 2 × p × f.

Действующие значения синусоидальных тока и напряжения равны

 

I = I_m / Ö2,    U = U_m / Ö2.

Экспериментальная часть

Задание

Выведите на экран виртуального осциллографа синусоидальные токи и напряжение на резисторе и определите следующие величины:

амплитудное значение напряжения U_m,

амплитудное значение тока I_m,

    действующее значение напряжения U,

действующее значение тока I_,

период T,

частота f,

угловую частоту w,

фазовый сдвиг j,

мгновенное значение напряжения u в моментвремени t = T / 3.