Переменный электрический ток

Лабораторная работа 7.

Цепи синусоидального тока с конденсаторами. Напряжение и ток конденсатора.

Цель работы: изучить свойства электрической цепи синусоидального тока с конденсатором, экспериментально доказать, что ток и напряжение изменяются по синусоидальному закону и существует фазовый сдвиг между напряжением на конденсаторе u_C(t) и током i_C(t).

 

Основные теоретические сведения.

Когда к конденсатору приложено синусоидальное напряжение, он периодически заряжается и разряжается. Ввиду переменного характера напряжения периодически меняется также полярность заряда конденсатора. Ток в конденсаторе i_C достигает своего амплитудного значения каждый раз, когда напряжение u_C на нем проходит через нуль (рис. 7.1.). Таким образом, синусоида тока i_C опережает синусоиду напряжения u_C на 90^О.

 

Фазовый сдвиг:

j = y_u - y_i = -90^о.

Рис. 7.1.

Задание к лабораторной работе.

Задание.

Выведите кривые тока и напряжения конденсатора на экран виртуального осциллографа и определите фазовый сдвиг между синусоидами u_C(t) и i_C(t).

 

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно схеме (рис.7.2) пряжения при U = 5 В и f = 1 кГц. Напряжение источника установите с помощью мультиметра.

· Включите виртуальный приборы V0, A1 и осциллограф.

· «Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

 

 

Рис. 7.2

 

· Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

· Перенесите кривые на график (рис.7.3) и определите период и фазовый сдвиг между напряжением на конденсаторе u_C(t) и током i_C(t).

 

 

Рис. 7.3

 

Из осциллограммы: прериод Т = мС; фазовый сдвиг j =.

· Включите блок «Приборы II», выберите из меню прибор «Угол сдвига фаз» и «подключите» его к V0 и A1. Убедитесь, что вы правильно определили фазовый сдвиг по осциллографу.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Какой ток называется переменным?

2. Что такое мгновенное значение ЭДС, тока и напряжения?

3. Что называется фазой?

4. Что называется амплитудой?

5. Что такое частота?

6. Какова связь между периодом и частотой?

7. Дайте определение действующего значения тока и напряжения.

8. Какое сопротивление называется активным, а какое реактивным?

9. От чего зависит емкостное сопротивление?

10 От чего зависит индуктивное сопротивление?

 

7.4. Указания по выполнению лабораторной работы №7.

 

1.Ознакомится с порядком выполнения лабораторной работы №7, краткими теоретическими сведениями по данной теме. Подготовить в рабочей тетради «Лабораторно–практические работы по электротехнике» протокол испытаний.

 

2. Собрать электрическую цепь в соответствии с рис 6.1. В качестве измерительных приборов используйте мультиметры или виртуальные приборы с коннектором и осциллограф.

 

3. После проверки схемы преподавателем установить параметры для данной цепи U = 5В, f = 1 кГц. и Х_с, согласно рис 7.2 Напряжение источника установите с помощью мультеметра.

 

4. Установить параметры развёртки осциллографа для изображения примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

 

5. Изобразить кривые на график (рис.7.3) и определить период и фазовый сдвиг между напряжением на конденсаторе u_C(t) и током i_C(t).

 

6. Включить блок «Приборы II», для контроля фазовых сдвиг по осциллографу.

 

7.Составить полный отчет по работе, сформулировать выводы по работе.

 

8.Ознакомиться с контрольными вопросами для защиты лабораторной работы.

 

9. По окончанию работы, выключить ПК, рабочее место привести в порядок и сдать преподавателю, расписаться в журнале контроля ответственному по группе.