НУ “Львівська політехніка”
Кафедра фізики
Лабораторія електричної фізики
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №13
Назва роботи: «Визначення коефіцієнта потужності та перевірка закону Ома для кола змінного струму»
Львів - &&&
Мета роботи:
Визначити коефіцієнт потужності та перевірити закон Ома для змінного струму при наявності ємності в електричному колі.
Прилади та матеріали:
Амперметр, вольтметр, ватметр, герцметр, конденсатори, реостат, провідники.
Короткі теоретичні відомості; виведення робочої формули:
Розглянемо коло, яке складається з резистора опором QUOTE і конденсатора ємністю QUOTE , з’єднаних послідовно, і джерела змінної напруги QUOTE . У колі виникає змінний струм тієї самої частоти, амплітудне значення якого і зсув фаз між струмом та напругою QUOTE визначається параметрами кола QUOTE та QUOTE . Для визначення QUOTE і QUOTE скористаємося методом векторних діаграм. За опорну вісь беремо вісь струмів, оскільки з’єднання елементів кола послідовне і струм в усіх ділянках кола однаковий.
Змінний струм викликає спад напруги на резисторі QUOTE , амплітуда якої дорівнює QUOTE , а величини QUOTE та QUOTE змінюються в однакових фазах. Тому на осі струмів відкладаємо вектор, що відповідає в певному масштабі величині QUOTE . Напруга на ємності відстає від струму на QUOTE , тому вектор QUOTE повернутий відносно струму на кут QUOTE за рухом стрілки годинника. Результуючий спад напруги в колі QUOTE дорівнює векторній сумі спадів напруг QUOTE , QUOTE .
C
φ
З малюнку видно, що
Звідси
де QUOTE називається повним опором даного кола змінного струму.
Співвідношення (2) називають законом Ома для кола змінного струму, що містить QUOTE , QUOTE : амплітуда сили змінного струму прямо пропорційна амплітуді вхідної напруги кола і обернено пропорційна повному опору цього кола. Зауважимо, що ця формула для амплітудних значень струму і напруги, але не для їхніх миттєвих значень
Зсув фаз між коливаннями сили струму і напруги визначається співвідношення
Закон Ома для ділянки кола АВ запишеться таким чином:
де QUOTE - спад напруги на ділянці кола змінного струму QUOTE ; QUOTE - активний опір; QUOTE - циклічна частота струму; QUOTE - ємність конденсатора.
SHAPE \* MERGEFORMAT A
B
R
Hz
W
A
V
V
V
На основі закону Ома для ділянки кола, що складається з активного опору
і для ділянки кола, що складається з ємності
знайдемо, що
де QUOTE і QUOTE - спад напруги відповідно на активному опорі і на обкладинках конденсатора.
Підставляючи в формулу (15) співвідношення (16) і (17), отримаємо
Звідси
Потужність змінного струму ___. Миттєве значення потужності:
Середнє за період значення потужності у колі:
Оскільки QUOTE де QUOTE і QUOTE – діючі, або ефективні значення струму і напруги (ефективним, або діючим значенням змінного струму називають таке значення постійного струму, який за однаковий проміжок часу виділяє в тому ж провіднику таку ж кількість теплоти, що і змінний. Аналогічно визначається і ефективне значення напру-ги), то QUOTE . Звідси:
де QUOTE - коефіцієнт потужності.
Задані величини:
Фізичні величини, які вимірюються прямим способом:
QUOTE - потужність
QUOTE - сила струму
QUOTE - напруга
QUOTE - напруга на активному опорі
QUOTE - напруга на конденсаторі
QUOTE - частота змінного струму
Таблиці результатів вимірювань(величини, розмірності похибок прямих вимірювань):
Обчислення шуканої величини за робочою формулою:
QUOTE
QUOTE
QUOTE
QUOTE
QUOTE
QUOTE
QUOTE
Обчислення похибок:
QUOTE
QUOTE
QUOTE
QUOTE ...
