Необходимое оборудование и приборы

- лабораторный стенд,

- резисторы R1; R2,

- ламповый реостат Ax;

- амперметр А (0-1А);

- вольтметр V (0-600В);

- соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме.

2. После проверки схемы преподавателем установить заданное напряжение U1 на входе схемы. Переносным вольтметром измерить напряжение U2 на нагрузке, при условии, что все лампы выключены.

3. Включить одну лампу и повторить замеры, указанные в п.2. В следующих опытах увеличивать по одной число включенных ламп. Результаты измерений занести в таблицу №1.

Таблица №1

U1	U2	I	Uп=U1-U2	P1	P2	Pп=Р1-Р2	КПД	Примечание
В	В	А	В	Вт	Вт	Вт	%
								Все лампы выключены
								Включена 1 лампа
								Включены 2 лампы
								Включены 3 лампы

4. По полученным замерам рассчитать потери напряжения, потери мощности и КПД.

5. Построить графики P = f (I), Pп = f (I), КПД = f (I).

6. Сделать выводы о потерях в проводах.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы.

Что называется коэффициентом полезного действия ?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

В чём измеряют количество электрической энергии ?

_______________________________________________________________________

Оценка __________ Преподаватель ___________ ( _________________ )

9. Лабораторная работа № 9 «Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и индуктивности».

Цель работы

Опытным путём проверить основные свойства цепи переменного тока, обладающей активным сопротивлением и индуктивностью.

Краткие теоретические сведения.

Цепь с резистивным элементом.

Мгновенные значения i = I_макс ∙ Sin ωt u = U_макс ∙ Sin ωt

Действующие значения U = U_макс /√2 I = I_макс /√2

Активная мощность (средняя за период) P = UI = I²R (Вт)

Активное сопротивление R = P/I²

В цепи, содержащей только сопротивление, ток совпадает по фазе с напряжением.

↑ω

Закон Ома для действующих значений в этой цепи будет иметь такую же форму, как для цепи постоянного тока

I = U/r.

Цепь с индуктивностью.

Мгновенные значения i = I_макс ∙ Sin ωt u = U_макс ∙ Cos ωt

Индуктивное сопротивление X_L = ω∙L

Максимальное значение мгновенной мощности в такой цепи называется

реактивная мощность Q_L=UI=I²∙ω∙L (Вар)

Единицы реактивной мощности такие же, как у активной, но для ясности, о какой мощности идёт речь называют вольт – ампер реактивный (вар).

ЭДС самоиндукции противодействует изменениям тока, и в цепи, содержащей только индуктивность, ток отстаёт по фазе от напряжения на четверть периода, то есть φ = π/2.

Закон Ома для такой цепи имеет вид:

I = U/XL = U/ωL.

Необходимое оборудование и приборы.

- лабораторный стенд;

- катушка индуктивности Zk;

- ваттметр W;

- амперметр А (0-1А);

- вольтметр V(0-600В);

- соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме:

2. После проверки схемы преподавателем включить заданное напряжение и установить в цепи наибольшую величину тока (выдвигая сердечник из катушки). Постепенно вводить сердечник в катушку, останавливаясь на тех значениях тока, которые удобны для отчёта. Показания приборов занести в таблицу №1.

Таблица №1

Показ. приборов	Результаты расчёта
U	I	P	Z	R	XL	L	cos φ	UR	UL	Q	S
В	А	Вт	Ом	Ом	Ом	Гн		В	В	Вар	ВА

3. Произвести необходимые вычисления. Результаты расчётов занести в таблицу №1. (формулы для расчёта: Z=U/I ; R=P/I²; X_L=√(Z²-R²); L=X_L/ω, где ω=2πf (f=50 Гц); cos φ =R/Z; U_R=U∙cos φ; U_L=√(U²-U_R²); Q = U_L ∙ I; S =U ∙ I).

4. Построить векторные диаграммы напряжений для первого и пятого опыта. Построение векторной диаграммы начинается с выбора направления вектора тока (обычно по оси ОХ). Вектора напряжений должна быть построены в масштабе по напряжению (например 10 В = 1 см), с учётом того, что активное напряжение совпадает по фазе с током, а индуктивное опережает ток на угол 90^О. Угол опережения откладывается от вектора тока против часовой стрелки. Таким образом, строим векторные диаграммы, согласно расчётным значениям, для первого и последнего опыта.

5. Сделать вывод по работе. В выводе должно быть подробно объяснено, почему ток увеличивается или уменьшается, в зависимости от введения или выведения сердечника катушки.

_________________________________________________________________________

Оценка __________ Преподаватель ___________ ( _________________ )

10. Практическая работа № 10 «Определение параметров катушки индуктивности».

Цель работы:

Приобретение навыков расчёта параметров реальной катушки индуктивности.

Задание для практической работы.

1. Определить активное, реактивное и полное сопротивление катушки.

2. Определить реактивную и полную мощность катушки.

3. Определить индуктивность катушки.

4. Определить угол фазового сдвига между током и напряжением.

5. Результаты вычислений занести в таблицу №2.

6. Построить векторную диаграмму для тока и напряжений (векторы напряжений выполнять в масштабе).

Заданные параметры.

1. Ток в цепи I = 10 А.

2. Активная мощность катушки Pк = 600 Вт.

3. Частота переменного тока f = 50 Гц.

4. Величина напряжения на катушке (U) выбирается из таблицы №1 согласно варианта.

Таблица №1

Вариант

U; В

Пример расчёта.

Заданные параметры: I = 10 А, Pк = 600 Вт, f = 50 Гц, U = 100 В.

1. Вычисление полного сопротивления катушки

Z_К = U / I = 100 / 10 = 10 Ом.

2. Вычисление активного сопротивления катушки.

R_К = P_К / I² = 600 / 100 = 6 Ом.

3. Вычисление реактивного сопротивления катушки.

^Ом

4. Вычисление индуктивности катушки.

L_К = X_К / (2πf) = 8 / (2π ∙ 50) = 0,025 Гн.

5. Определение полной мощности.

S_К = U I = 100 · 10 = 1000 ВА.

6. Определение реактивной мощности

^Вар

7. Определение угла фазового сдвига между током и приложенным напряжением.

φ = arctg(X_К / R_К) = arctg(8 / 6) = 53°