(приложение к методическим указаниям "Теория электрических и магнитных цепей. Методические указания к лабораторным работам №1, 2, 3. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1988. (621.3 Т 338)")
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Исследование линейных электрических цепей синусоидального тока
ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ
1. Для цепи, изображенной на рис. 11, выполнить следующее:
1.1. построить векторную диаграмму цепи;
1.2. записать формулы для расчета параметров индуктивной катушки по показаниям приборов, включенных в цепь;
1.3. записать второй закон Кирхгофа в векторной форме и для действующих значений напряжений.
2. Для цепи, изображенной на рис. 12,
2.1. построить векторные диаграммы цепи для трех режимов: до резонанса, в режиме резонанса и после резонанса;
2.2. записать второй закон Кирхгофа в дифференциальной и комплексной формах, а также для действующих значений напряжений на элементах схемы;
2.3. записать выражения для мгновенной, полной, активной и реактивной мощностей, а также соотношения, связывающие их между собой, и выражение для расчета коэффициента мощности;
2.4. записать условие резонанса в электрических цепях, энергетические соотношения при резонансе;
2.5. написать основные соотношения, характеризующие резонанс напряжений, расчетные формулы для угловой и линейной частот, добротности и характеристического сопротивления резонансного контура;
2.6. рассчитать резонансное значение емкости 
, используя значение индуктивности, приведенное в п.1, и принимая резонансную частоту 
.
3. Для цепи, изображенной на рис. 13, выполнить следующее:
3.1. построить векторную диаграмму токов до резонанса и в режиме резонанса токов;
3.2. записать первый закон Кирхгофа для мгновенных значений, в комплексной форме и для действующих значений исследуемых токов.
4. Подготовить таблицы для снятия экспериментальных данных.
ОФОРМЛЕНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
1. По экспериментальным данным таблицы 1 рассчитать 
, 
, 
, 
, 
. Полученные данные внести в расчетную часть таблицы 1.
2. Построить векторную диаграмму напряжений для исследуемой индуктивной нагрузки, используя данные таблицы 1. По диаграмме определить 
и сравнить с соответствующим экспериментальным значением 
.
3. По экспериментальным данным таблицы 2 построить векторные диаграммы напряжений последовательного колебательного контура напряжений до и после резонанса, а также в режиме резонанса. По векторной диаграмме определить напряжение на входе цепи 
и сдвиг по фазе 
и сравнить с соответствующими экспериментальными значениями 
, 
, оценить точность выполнения второго закона Кирхгофа в цепи.
4. В режиме резонанса напряжений определить реактивную составляющую напряжения на индуктивности по векторной диаграмме напряжений. Проверить условие резонанса напряжений (
) и оценить точность выхода на резонанс по реактивным составляющим напряжений на элементах и сдвигу фаз 
и 
(
).
5. Рассчитать активную, реактивную и полную мощности исследуемой цепи, проверить соотношения между ними, а также уравнения баланса активных и реактивных мощностей. Оценить точность эксперимента, рассчитать коэффициент мощности.
6. Рассчитать добротность исследуемого контура по напряжениям (
), а также используя характеристическое сопротивление цепи (
), сравнить полученные значения между собой, сделать вывод.
7. Для цепи, схема которой приведена на рис. 13, построить векторную диаграмму токов в режиме резонанса и до резонанса, используя данные таблицы 3.
8. По векторной диаграмме определить ток 
и сравнить его с экспериментальным значением. Проверить точность выполнения первого закона Кирхгофа.
9. По диаграмме резонансного режима определить реактивную составляющую тока на индуктивности 
(
). Определить точность выполнения условия резонанса токов 
.
10. Сделать выводы о проделанной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Записать выражения для мгновенных и действующих значений синусоидальных напряжения и тока; второй закон Кирхгофа в комплексной форме, а также для мгновенных и действующих значений напряжений и токов исследуемой цепи (рис. 12).
2. Записать расчетные формулы для определения индуктивного, емкостного, реактивного и полного сопротивлений, а также активной, индуктивной, емкостной, реактивной и полной проводимостей.
3. Построить векторные диаграммы напряжений для цепей, приведенных на рис. 12 и рис. 13, до резонанса и в резонансном режиме.
4. Записать формулы для расчета активной, реактивной и полной мощностей исследуемых цепей. Написать формулу для расчета коэффициента мощности. Оценить точность расчета напряжений и токов в исследуемых цепях, используя результаты эксперимента.
5. Пояснить физический смысл активной, реактивной и полной мощностей.
6. Дать определение резонансного режима работы электрических цепей. Записать условие резонанса. Объяснить энергетические процессы в колебательных контурах при резонансе. Записать выражения для активной, реактивной и полной мощностей в резонансном режиме.
7. Изобразить схему электрической цепи, в которой возможно возникновение резонанса напряжений. Записать условие возникновения резонанса напряжений, формулы для расчета резонансной частоты, добротности, характеристического сопротивления последовательного колебательного контура.
8. Изобразить схему электрической цепи, в которой возможно возникновение резонанса токов. Записать условие возникновения резонанса токов в исследуемом параллельном контуре, а также основные соотношения, характеризующие этот режим.
