Съпротивление, индуктивност и капацитет на AC веригата
Експеримент 20.1. Фазови смени във верига с капацитет и индуктивност[8,9].
1. Електронен осцилоскоп.
2. Превключете към осцилоскопа.
3. 60uF кондензаторна банка.
4. Дроселна бобина със сърцевина.
5. Реостат 500 ома.
6. Лампа за 127 V, 60 W на стойка с щипки.
7. Свързване на проводници.
8. Чекмедже - стойка.
1. Сглобете диаграмата на фиг. 20.4.
2. Индукторът, монтиран на стойката, има значителноактивносъпротивление, което трябва да се вземе предвид при по-нататъшни измервания.
3. Кондензаторът, инсталиран на стойката, не е идеален, т.е. по време на работа дава изтичане на ток през изолацията
4. За да наблюдавате явлението резонанс, можете да проследите промяната с честота5. Включете генератора и го оставете да загрее за няколко минути.
6. Трябва да се обърне специално внимание наточнатастойност на резонансната честота. За да направите това, бавно завъртете копчето за регулиране на честотата в диапазона и внимателно наблюдавайте показанията на амперметъра, „хванете“ честотата, при която токът във веригата придобива максимална стойност. Стойността на резонансната честота се записва в отчета.
7. Като сте на резонансната честота, измерете спада на напрежението върху кондензатора
8. С помощта на осцилоскоп определете фазовите отмествания.
Изход:Има фазово изместване между тока и напрежението.
Помислете за AC вериги, съдържащи различни приемници на електрическа енергия. Анализът на тези вериги се извършва съгласно някаква стандартна процедура: електрическа схема, извеждане на закона на Ом, графична илюстрация, векторна диаграма на веригата. векторна диаграмасхема е изображение на векторите на тока и напрежението, като се вземат предвид фазовите смени между тях. В този случай е необходимо да изберете скалите за конструиране на векторите на тока и напрежението и да посочите вектора, който ще бъде референтен в този случай. За вериги с последователна връзка това ще бъде вектор на тока, тъй като при серийно свързване токът в елементите на веригата е еднакъв, а за вериги с паралелно свързване на елементи векторът на напрежението е избран като еталон, тъй като в този случай напрежението на клоновете на веригата е същото.
Активно съпротивление в AC веригата
За тази верига: U=U0sinwt.
- амплитудна стойност на тока.
Изход:токът и напрежението са във фаза.
Във веригата протича необратим процес на преобразуване на енергията на електрическия ток в топлинна енергия (нагряване).
AC индуктивност
Индуктивният елемент е елемент, който преобразува енергията на електрическия ток в енергията на магнитното поле около проводника.
За разлика от предишния случай, този процес е обратим, т.е. енергията на източника на ток се преобразува в енергията на магнитното поле, след което енергията на магнитното поле на индуктора се връща във веригата под формата на енергия на електрическия ток. Индуктивният елемент се нарича реактивен, т.к. той характеризира реакцията на електрическа верига към протичащия в нея електрически ток.
Нека напишем втория закон на Кирхоф за тази верига. ЕДС на самоиндукция ще компенсира напълно спада на напрежението в краищата на намотката:
къдетоXL=wLе индуктивното съпротивление на намотката.
Така записваме закона на Ом:
(20.7)
Графика:представя U като:UL=U0sin(wt+p/2), (20,8)
Изход:Напрежението води до ток с 90°.
Експеримент 20.2. Индуктивност в постоянни и променливи вериги.
Да се изследва зависимостта на индуктивността във верига с променлив и постоянен ток.
1. Индуктор
1. При постоянен ток бобината има малко активно съпротивление. Отваряйки ключа се убеждаваме в това. Яркостта на електрическата крушка е леко намалена. Въвеждането на феримагнитна сърцевина вътре в бобината, т.е. увеличаването на неговата индуктивност не влияе на съпротивлението на бобината. Яркостта на електрическата крушка не се променя.
2. Нека повторим опита за променлив ток. В допълнение към активното съпротивление, намотката осигурява реактивно съпротивление на променлив ток, което зависи от индуктивността на намотката. Когато сърцевината се постави в намотката, яркостта на електрическата крушка намалява.
Колкото по-голяма е индуктивността на бобината, толкова по-голяма е индуктивността на съпротивлението.
Капацитет на AC веригата.
Капацитетът е елемент, който преобразува енергията на източник на електрически ток в енергията на електрическото поле на кондензатор.
По дефиниция:
(20.9)
където (20.10) е амплитудната стойност на напрежението.
Следващ: (20.11)
къдетоXCе капацитивното съпротивление на кондензатора.
Така записваме закона на Ом:
(20.12)
Заключение:Във верига с капацитивен товар напрежението изостава от тока с 90°.