Надходження коефіцієнта напруги і перевірка закону Ома для ланцюга перемінного току.. Лабораторна робота з Фізика. Робота № 201592

Перехід до торгівельного партнера Binance

Надходження коефіцієнта напруги і перевірка закону Ома для ланцюга перемінного току.

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра фізика

Інформація про роботу

Рік:

2007

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Фізика

Група:

КН-119

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра Фізики Лабораторна робота № 13 Надходження коефіцієнта напруги і перевірка закону Ома для ланцюга перемінного току Виконав: студент групи КН-119 Прийняв: Білинський Ю.М. Львів – 2007 Мета роботи – визначення коефіцієнта потужності та перевірити закон Ома для змінного струму при наявності ємності в електричному колі. Прилади та обладнання: амперметр, вольтметр, ватметр, герцметр, конденсатор, реостат, провідники. Теоретичні відомості До найпростіших змінних струмів відносяться синусоїдальні, які викликаються ЕРС або напругою, що змінюється за законом синуса або косинуса. Розглянемо електричне коло, що складається із джерела змінної напруги та активного опору (рис.1). Подамо зміну напругу U на опір U-Umsinωt, де Um – амплітудне значення напруги. За законом Ома I=U/R= Umsinωt/R= Imsinωt, де Im=Um/R. Таким чином, стум у колі змінюється за законом синуса, а різниця фаз між коливаннями струму і напруги дорівнює нулю. Напруга і струм одночасно досягають максимальних значень і одночасно обертаються в нуль(рис.2). максимальне значення напруги Um=ImR. Величина, що гармонічно змінюється можна точно представити за допомогою векторних діаграм. Вибираємо вісь діаграми так, щоб вектор, що зображає коливання струму, був напрямлений вздовж цієї осі (рис.3). назвемо цю вісь віссю струмів. Тоді вектор, що зображає коливання напруги, буде направлений вздовж осі струмів. Довжина цього вектора дорівнює амплітуді напруги Um=ImR. Розглянемо електричне коло, що складається із джерела змінної напруги і конденсатора ємністю C (рис.4). подамо змінну напруги U на ємність С. конденсатор неперервно перезаряджається, внаслідок цього у колі буде протікати змінний струм. Напруга на конденсаторі прямо пропорційна заряду Uс=q/С і її можна вважати рівною зовнішній напрузі Uс=q/С= Umsinωt, (1) звідки q=CUmsinωt. тоді I =dq/dt= ωCUmsinωt=Imsin(ωt+π/2), (2) Де Im=ωCUm=Um/1/ωC. Величина Rc=1/ωC називається реактивним ємнісним опором. Отже вираз (1) можна записати так: Uc=(1/ωC) Imsinωt. (3) Порівнюючи (2) і (3), бачимо, що спад напруги на ємності відстає по фазі від струму, що протікає через ємність, на π/2 (рис.5). Це означає, що поки струм протікає в одному напрямку, заряд на обкладинках конденсатора зростає. Струм проходить через максимум і починає спадати (рис.6), а заряд (а значить і Uc ) продовжує зростати, досягаючи максимуму в той момент, коли значення струму I стає рівним нулю. Після того проходить спад зарядів на обкладках конденсатора і струм змінює свій напрям. Розглянемо коло, що складається з активного опору R, ємності С і джерела змінної напруги U=Umsinωt (рис.7). У колі виникає змінний струм тієї ж частоти, амплітуда і фаза якого визначаються параметрами кола R і C. Цей струм приводить до спаду напруги Ur на активному опорі. Амплітуда спаду напруги Umr=RIm, а фаза збігається з фазою струму. Тому на векторній діаграмі (рис.8) вектор Umr відкладаємо по осі струмів. Спади напруг Umr і Umс в сумі повинні дорівнювати амплітудному значенні Um змінної напруги, що діє уколі. З рис.8 видно, що (RIm)2+((1/ωC)Im)2=Um2, Звідки Im= Um/R2+(1/ωC)2 = Um/Z, (4) Де Z= R2+(1/ωC)2 – повний опір даного кола змінного струму. Вираз (4) і представляє собою закон Ома для кола змінного струму, що містить R1C: амплітуда сили змінного струму прямо пропорційна амплітуді вхідної напруги кола і обернено пропорційна повному опору цього кола. Закон ома в такій формі виконується і для діючих (ефективних) значень сили струму і напруги I=U/Z. (5) Зсів фаз між коливаннями сили опору і напруги визначається співвідношенням (див.ри.8). Cosα=ImR/Um=R/Z=R/R2+(1/ωC)2. (6) Розглянемо ділянку кола, в якій можна змінювати, наприклад, активний опір(в колі активним опором є реостат або магазин опорів). Закон ома для ділянки кола АВ (рис.9). I=U / R2+(1/ωC)2= U / R2+Rc2, (7) Де U – спад напруги на ділянці кола змінного струму АВ; R – активний опір; ω=2πf – циклічна частота струму; с – ємність конденсатора. Оскільки R=Ur/I, Rc=1/ωC=1/2πfC=Uc/I, де Ur і Uc - спади напруг відповідно на активному опорі і конденсаторі, то рівняння (7) можна записати так: I=U‘ / (Ur/I)2+(Uc/I)2 = IU‘/Ur2+Uc2 Звідси U‘=Ur2+Uc2 (8) Потужність змінного струму P=IU. Миттєве значення потужності P(t)=IU=ImUm sinωt sin(ωt-α). Середнє за період значення потужності у колі P= (ImUm/2)cosα. Оскільки Im=I 2, Um=U 2, де I і U 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 напруги), то P=IUcosα. Звідси Cosα=P/IU, (9) Де cosα – коефіцієнт потужності. R U Рис.1 рис.2 Um=ImR вісь струмів Рис.3 рис.4 Рис.5 Рис.6 Рис.7 рис.8 Рис.9 Хід виконання роботи Зібрати схему, як показано на рис.9. Замкнути коло, встановити за допомогою реостата струм у колі, що вказаний на робочому місці. Виміряти потужність ватметром, сили стуму і напруги – відповідно амперметром та вольтметром . амперметр і вольтметр виміряють діючі значення сили струму і напруги. Розрахувати cosα за формулою (9). Результати вимірів занести у табл. 1,2. Виміряти напругу на активному опорі вольтметром і врахувати R за формулою R=Ur/I. Виміряти напругу на конденсаторі і обчислити його опір Rc=1/ωC=Uc/I. Розрахувати ємність конденсатора С=I/ωUc. Виміряти герцметром частоту змінного струму f і розрахувати ω. за формулою (6) розрахувати cosα і порівняти це значення з одержаними раніше. Використовуючи формулу (8), знайти значення U‘, по даним вимірюванням Ur і Uc. Порівняти обчислене значення U‘ з виміряними. Вимірювання повторити при іншому значенні активного опору. Визначити похибку вимірювань cosα, обчисливши I згідно за формулою (9). Таблиця 1 № P I U cosα Ur R Uc C f ω cosα U‘ 1 2 3 4 Таблиця 2 Границя вимірювання пиладів Клас точності приладів δW δI δU δ cosα ∆cosα № W A V W A V 1 2 3 4

Лабораторна робота Фізика

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись