3.1 Цель работы
Целью работы является экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа для неразветвлённых цепей переменного тока, построение векторных диаграмм.
3.2 Подготовка к работе
3.2.1 Повторить раздел курса ТЭЦ «Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока».
3.2.2 Записать закон Ома и второй закон Кирхгофа в комплексной форме для схем (рисунки 3.1;3.3).
3.2.3 Как перейти от комплексного тока (напряжения) к его мгновенному значению?
3.2.4 Что называется действующим значением электрических величин (тока, напряжения, ЭДС).
3.2.5 Рассчитать емкостное сопротивление 
, индуктивное сопротивление 
, полное сопротивление Z для цепей (рисунок 3.1;3.3) согласно заданному варианту (таблица 3.1). Результаты занести в таблицы 3.2; 3.3; 3.4.
3.2.6 Рассчитать комплексные и действующие значения токов в заданных электрических цепях и напряжений на каждом элементе (рисунки 3.1 
3.3) по параметрам своего варианта (таблица 3.1). Результаты занести в таблицы 3.2; 3.3; 3.4.
3.2.7 Рассчитать активную, реактивную и полную мощности для схем (рисунок 3.1;3.3). Результаты занести в таблицы 3.2; 3.3; 3.4.
3.2.8 Построить по результатам расчётов векторные диаграммы токов и напряжений для схем (рисунок 3.1;3.3).
3.2.9 Построить п результатам расчетов треугольники сопротивлений и мощностей для схем (рисунок 3.1;3.3).
3.3 Порядок выполнения работы
3.3.1 Собрать цепь по схеме (рисунок 3.1); установить параметры цепи, согласно заданному варианту (таблица 3.1). Измерить ток и напряжения на каждом элементе. Результаты занести в таблицу 3.2.
Рисунок 3.1
Таблица 3.1
| № варианта | ||||||
| R, Ом | ||||||
| С, мкФ | 0,1 | 0,08 | 0,1 | 0,3 | 0,05 | 0,2 |
| L, мГн | ||||||
| f, кГц | ||||||
| U, В |
Таблица 3.2
| Вид исследований | R, Ом | C, мкФ | f, Гц | U, B | ,
Ом
| Z, Ом | UR, B | UC, B | I, мA | P, Вт | Q, Вар | S, ВА |
| Теоретический расчет | ||||||||||||
| Эксперимент |
3.3.2 Собрать цепь по схеме (рисунок 3.2) по данным своего варианта (таблица 3.1). Измерить ток и напряжения на каждом элементе. Результаты занести в таблицу 3.3.
Рисунок 3.2
Таблица 3.3
| Вид исследований | R, Ом | L, мГн | f, Гц | U, B | ,
Ом
| Z, Ом | UR, B | UL, B | I, мA | P, Вт | Q, Вар | S, ВА |
| Теоретический расчет | ||||||||||||
| Эксперимент |
3.3.3 Собрать цепь по схеме (рисунок 3.3) по данным своего варианта (таблица 3.1) Измерить ток и напряжения на каждом элементе. Результаты занести в таблицу 3.4.
Таблица 3.4
| Вид исследований | U, B | XС, Ом | XL, Ом | X., Ом 
| Z, Ом | UС, В | UR, B | UL, B | I, мA | P, Вт | Q, Вар | S, ВА |
| Теоретический расчет | ||||||||||||
| Эксперимент |
Рисунок 3.3
3.4 Обработка результатов экспериментов
3.4.1 Для схем (рисунок 3.1 3.3) по результатам экспериментов построить в масштабе векторные диаграммы.
3.4.2 Проверить закон Ома и второй закон Кирхгофа по экспериментальным данным для схем (рисунок 3.1 3.3). Определить величину полного сопротивления, сos j.
3.4.3 По результатам экспериментов определить активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Проверить соотношения, связывающие эти мощности. Нарисовать в масштабе треугольники сопротивлений и мощностей.
3.5 Методические указания
3.5.1 Построение векторных диаграмм тока и напряжений для RL- цепи (рисунок 3.1) показано на рисунке 3.4 а). Вектор напряжения на активном сопротивлении 
совпадает по фазе с вектором тока 
, а вектор напряжения на индуктивности 
опережает вектор тока на 
. Входное напряжение 
опережает вектор тока на угол 
. Треугольник напряжений показан на рисунке 3.4 б).
а) б) в) г)
Рисунок 3.4
3.5.2Экспериментальное действующее значение входного напряжения определяется по формуле: 
. Угол вычисляется по формуле 
, а 
.
3.5.3 Комплексное сопротивление для RL-цепи (рисунок 3.1) рассчитывается по формуле Z =R+j 
L=R+j2 pfL =R+jXL, полное сопротивление Z= 
.
3.5.4 По экспериментальным данным полное сопротивление рассчитывается по формуле Z= 
, активная составляющая R= 
, реактивная составляющая XL= 
.
3.5.5 Проверить соотношения, связывающие активную,реактивную и полную мощности Р, Q, S можно по формулам: Р=UIcos , Q=UIsin , S=UI= 
, Р=I 
R, Q=I XL, S=I Z.
Аналогично выполняются расчеты для схем 3.2, 3.3.
