Исследование электрической цепи переменного тока

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАние электрической цепи ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Студент(ка) группы ____12CO1____ факультета ______

_____________Ратницына Кристина, Синкевич Светлана, Ханов Антон_____________________________

Дата выполнения работы

_25__.09___._2013

Вариант____2____

Дата сдачи работы____________ Отметка преподавателя_____________

Подпись преподавателя_____________

ЧАСТЬ 1

1.  Определение электрического сопротивления резистора

Таблица 1

№	I, А	D I, А	d I, %	U, В	D U, В	d U, %	R, Ом	DR, Ом	dR, %
1	1,596	0,0005	0,00313	14,362	0,0005	0,00348	8,998747	0,000035	0,000389
2	1,553		0,00322	13,980		0,00358	9,001932	0,00315	0,034992
3	1,440		0,00347	12,960		0,00386	9	0,00122	0,013556
4	1,313		0,00381	11,813		0,00423	8,996954	0,001828	0,020318
5	1,199		0,00417	10,792		0,00463	9,000834	0,00205	0,022776
6	0,987		0,00507	8,880		0,00563	8,99696	0,001822	0,020251
7	0,888		0,00563	7,988		0,00626	8,995495	0,003287	0,036541
8	0,732		0,00683	6,585		0,00759	8,995902	0,00288	0,032015
9	0,647		0,00773	5,820		0,00859	8,995363	0,003419	0,038008
10	0,533		0,00938	4,800		0,00104	9,005629	0,00685	0,076064
Среднее значение:	8,998782	0,002654	0,029491

Результат:

± 8,9988 ± 0,0027 Ом

R ср.

 

R, Ом

8,9961 8,9988 9,0015

Контрольные вопросы:

1)  Дайте определение электрического сопротивления.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

2)  Какие условия влияют на изменение электрического сопротивления проводника?

Сопротивление проводника зависит от материала самого проводника. Температура проводника тоже оказывает влияние на его сопро­тивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Итак, электрическое сопротивление проводника зависит от длины проводника, поперечного сечения проводника, ма­териала проводника, температуры проводника.

3)  Предложите способы определения электрического сопротивления проводника?

Для измерения параметров катушек индуктивности применяются в основном методы вольтметра – амперметра

4)  Чему равно электрическое сопротивление проводников при их последовательном и параллельном соединении? Для какой цели используются подобные соединения?

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников
При параллельном соединении напряжения на обоих проводниках одинаковы.

ЧАСТЬ 2

Определение электрической емкости конденсатора

Таблица 2

№	I	D I	d I	U	D U	d U	С	DС	dС
1	0,839	0,0005	0,060	14,242	0,0005	0,003511	0,000189	0,000002	1,
2	0,764		0,067	12,967		0,003856	0,000189	0,000002	1,
3	0,719		0,070	12,202		0,004098	0,000189	0,000002	1,
4	0,651		0,077	11,055		0,004523	0,000188	0,000001	0,
5	0,569		0,088	9,652		0,00518	0,000189	0,000002	1,
6	0,471		0,106	8,115		0,006161	0,000186	0,000001	0,
7	0,321		0,156	5,430		0,009208	0,000189	0,000002	1,
8	0,230		0,217	4,027		0,012416	0,000183	0,000004	2,
9	0,140		0,357	2,497		0,020024	0,000179	0,000008	4,
10	0,057		0,877	0,967		0,051706	0,000189	0,000002	1,
Среднее значение:	0,000187	0,0000026	1,

Результат:

±

Определение значения емкостного сопротивления конденсатора

Таблица 3

Физическая величина	Численное значение физической величины	Единица измерения в СИ	Абсолютная погрешность величины, D	Относительная погрешность величины d, %
π	3,14	-	0,005	0,15
f	50	Гц	0,5	1
С		Ф
ХС		Ом

Результат:

Контрольные вопросы:

1)  Конденсаторы. Их виды.

Конденсатор (от лат. condense — уплотняю, сгущаю) - аппарат для осуществления перехода вещества из газообразного (парообразного) состояния в жидкое или твёрдое. 

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:
Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах) или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спеченного порошка.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:
Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприемниках для перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляюшие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

2)  Дайте определение электрической емкости конденсатора. Приведите формулу.

Физическая величина, определяемая отношением заряда q одной из пластин конденсатора к напряжению мезжу обкладками конденсатора называется электроёмкостью конденсатора.

3)  От чего зависит электрическая емкость конденсатора?

Она зависит от заряда и напряжения (разности потенциалов), а если конденсатор плоский, то от расстояния между обкладками

4)  Как определить емкостное сопротивление конденсатора? Каково ее влияние в электрической цепи.

Емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте переменного тока и емкости, измеряется оно в омах.

5)  Чему равна электрическая емкость батареи конденсаторов при их последовательном и параллельном соединении? Для какой цели используются подобные батареи конденсаторов?

ЧАСТЬ 3

Определение электрического сопротивления катушки индуктивности

Таблица 4

№	I, А	D I, А	d I, %	U, В	D U, В	d U, %	XL Ом	D XL, Ом	d XL, %
1	1,145	0,0005	0,000437	13,500	0,0005	0,0037	11,790	0,0473	0,4012
2	1,091		0,000458	12,862		0,0039	11,789	0,0483	0,4097
3	0,994		0,000503	11,715		0,0043	11,786	0,0513	0,4353
4	0,854		0,000585	10,065		0,0050	11,785	0,0523	0,4438
5	0,756		0,000661	8,918		0,0056	11,796	0,0413	0,3501
6	0,648		0,000772	7,642		0,0065	11,793	0,0443	0,3756
7	0,551		0,000907	6,495		0,0077	11,788	0,0493	0,4182
8	0,464		0,001078	5,475		0,0091	11,798	0,0393	0,3331
9	0,324		0,001543	3,817		0,0130	11,780	0,0573	0,4864
10	0,205		0,002439	2,515		0,0199	12,268	0,4307	3,5108
Среднее значение:	11,8373	0,0765	0,71642

Результат:

± 11,8 ± 0,8 Ом

*Определение индуктивности катушки

Таблица 5

Физическая величина	Численное значение физической величины	Единица измерения в СИ	Абсолютная погрешность величины, D	Относительная погрешность величины d, %
π	3,14	-	0,005	0,15
(f)	50	Гц	0,5	1
	314	рад/c	3,611	1,15
L	0,038	Гн	3,6875	1,86642
ХL	11,83	Ом	0,001	0,0223

Результат:

Контрольные вопросы:

1)  Дайте определение самоиндукции.

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока.

2)  От чего зависит индуктивность катушки?

Индуктивность катушек зависит от числа витков, размера и формы катушек.

3)  Предложите способы определения индуктивность катушки?

Подключите её к сети 220 В, 50 Гц через баластный резистор правильной мощности и правильного сопротивления - исходя из того, чтоб он не сгорел. Например, для резистора в 1 Вт сопротивление должно быть больше, чем 220*220/1 = 48 кОм. Напряжение на катушке можно померить вольтметром (на пределе для измерения переменного напряжения). Индуктивность тогда можно рассчитать из формулы U=I*wL, где I - ток через катушку, w=314 (угловая частота сети), L - та самая индуктивность. Ток I можно примерно считать равным 220/R.
Если wL окажется сопоставимым с R, то можно либо увеличить R (чтобы снизить погрешность), либо рассчитывать по точной формуле I=220/Z, где Z = корню из [R^2 + (wL)^2

4)  Для каких целей используются катушки индуктивности в электрических цепях?

Такие «катушки индуктивности» часто используются в сверхбыстродействующих цифровых устройствах для выравнивания времени распространения группы сигналов по разным печатным проводникам от источника до приемника, например, в шинах данных и адреса

ЧАСТЬ 4.

Определение полного электрического сопротивления цепи при использовании электроизмерительных приборов

Таблица 6

№	I, А	D I, А	d I, %	U, В	D U, В	d U, %	Z, Ом	D Z, Ом	d Z, %
1	1,239	0,0005	0,0404	12,862	0,0005	0,003887	10,	0,04375	0,
2	1,143		0,0437	11,865		0,004214	10,	0,04337	0,
3	0,978		0,0511	10,155		0,004924	10,	0,04623	0,
4	0,855		0,0585	8,872		0,005636	10,	0,0394	0,
5	0,704		0,071	7,305		0,006845	10,	0,03922	0,
6	0,566		0,0883	5,880		0,008503	10,	0,05149	0,
7	0,457		0,1094	4,740		0,010549	10,	0,03479	0,
8	0,360		0,1389	3,742		0,013362	10,	0,05724	0,
9	0,251		0,1992	2,602		0,019216	10,	0,02933	0,
10	0,147		0,3401	1,463		0,034176	9,	0,384823	3,
Среднее значение:	10,	0,0769643	0,

Результат:

± 10,3 ± 0,08

2. Определение полного электрического сопротивления цепи при использовании законов последовательного и параллельного соединения проводников

Таблица 7

Физическая величина, единицы измерения	Численное значение величины	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
R, Ом	8,9988±0,0027
XC, Ом
XL, Ом
Z*, Ом

Результат:

ВЫВОД по работе:

Дополнительное задание:

Используя теорию из файла «Лабораторная работа ЭМ4-1», рассчитайте характеристики исследуемого колебательного контура согласно данным Вашего варианта.