НУ “Львівська політехніка”
Кафедра фізики
Лабораторія електричної фізики
Звіт
Про виконання лабораторної роботи №15
Назва роботи: «Перевірка закону Ома для змінного струму при наявності ємності в колі»
Львів - &&&
Мета роботи:
Перевірити закон Ома для кола змінного струму.
Прилади та матеріали:
Джерело струму, реостат, конденсатор, амперметр, вольтметр, герцметр.
Короткі теоретичні відомості; виведення робочої формули:
Розглянемо коло, яке складається з резистора опором і конденсатора ємністю , з’єднаних послідовно, і джерела змінної напруги . У колі виникає змінний струм тієї самої частоти, амплітудне значення якого і зсув фаз між струмом та напругою визначається параметрами кола та . Для визначення і 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 , амплітуда якої дорівнює , а величини та змінюються в однакових фазах. Тому на осі струмів відкладаємо вектор, що відповідає в певному масштабі величині . Напруга на ємності відстає від струму на , тому вектор повернутий відносно струму на кут за рухом стрілки годинника. Результуючий спад напруги в колі дорівнює векторній сумі спадів напруг , .
C
φ
З малюнку видно, що
Звідси
де називається повним опором даного кола змінного струму.
Співвідношення (12) називають законом Ома для кола змінного струму, що містить , : 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 - спад напруги на ділянці кола змінного струму; - активний опір; - колова частота; - ємність конденсатора.
C
На основі закону Ома для ділянки кола, що складається з активного опору
і для ділянки кола, що складається з ємності
знайдемо, що
де і - спад напруги відповідно на активному опорі і на обкладинках конденсатора.
Підставляючи в формулу (15) співвідношення (16) і (17), отримаємо
Звідси
Із формули (17) знайдемо
Задані величини:
- ємність конденсатора.
Фізичні величини, які вимірюються прямим способом:
- спад напруги на опорі ;
- спад напруги на клемах конденсатора ;
- спад напруги на ділянці АВ, яка складається із послідовно з’єднаних активного опора та конденсатора.
Основні характеристики приладів:
Вольтметр
максимальне значення – 300 В.
клас точності – 1,5.
Амперметр
максимальне значення – 1 A.
клас точності – 2,5.
Таблиці результатів вимірювань(величини, розмірності похибок прямих вимірювань):
№
, В
, В
, В
, В
, В
1
111
165
200
199
1
2
129
150
200
198
2
3
145
134
200
197
3
№
, А
, Гц
, мкФ
, мкФ
, мкФ
1
0,40
50
28,6
24,0
4,6
2
0,45
50
24,6
24,0
0,6
3
0,50
50
21,9
24,0
2,1
Обчислення шуканої величини за робочою формулою:
Обчислення похибок:
Запис кінцевого результату:
Аналіз результатів та висновки:
На даній лабораторній роботі, я перевірив закон Ома для кола змінного струму. Я також визначив ємність конденсатора. Визначені величини співпали з даними в межах похибки лабораторних умов досліду.
Підпис студента
Оцінка виконання роботи
Допуск
Захист
Дата виконання
Підпис викладача