- 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 IR + IL + IC?
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) Um, 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 = Um × sin (w t+ y u), i = Im × 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 = Im / Ö2, U = Um / Ö2.
Экспериментальная часть
Задание
Выведите на экран виртуального осциллографа синусоидальные токи и напряжение на резисторе и определите следующие величины:
амплитудное значение напряжения Um,
амплитудное значение тока Im,
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.
