Эксперименты затрагивают такие параметры как частота, амплитуда, среднеквадратическое (действующее) значение, фазовый сдвиг (угол) и мощность.
Опыты с трехфазными токами проводятся отдельно (разд. 7).
На рис. 2.2 показаны напряжение и ток, как синусоидальные функции времени.
Рис. 2.2
В течение одного периода T напряжение последовательно оказывается равным нулю, положительному максимуму (амплитудное значение) Um, затем нулю, отрицательному максимуму и снова нулю.
Аналогично выглядит график изменения тока, но в общем случае он может быть сдвинут во времени относительно напряжения (отставать от напряжения или опережать его).
Мгновенные значения синусоидальных напряжения u и тока i выражаются так:
u = Um × sin ( w t+ y u ) , i = Im × sin ( w t+ y i ) ,
где y u и y i – начальные фазы напряжения и тока.
Разность фаз напряжения и тока (фазовый сдвиг):
j = y u - y i.
Другие параметры синусоидальных величин и формулы для их вычисления приведены ниже.
Частота f в Герцах (Гц) выражается как число периодов в секунду
f = 1 ¤ T.
Угловая частота w в рад ¤ с равна
w = 2 × p × f .
Действующие значения синусоидальных тока и напряжения равны
I = Im / Ö2, U = Um / Ö2 .
2.2. Экспериментальная часть
Задание
Выведите на экран виртуального осциллографа синусоидальные токи и напряжение на резисторе и определите следующие величины :
амплитудное значение напряжения Um,
амплитудное значение тока Im,
действующее значение напряжения U,
действующее значение тока I,
период T,
частота f,
угловую частоту w,
фазовый сдвиг j,
мгновенное значение напряжения u в момент времени t = T / 3.
Порядок выполнения эксперимента
· Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.3), подключите регулируемый источник синусоидального напряжения (U = 3…7 В, f = 0,2…1 кГц). В качестве измерительных приборов включите в схему каналы коннектора.
Рис. 2.3
· Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.
· «Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.
· Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного - двух периодов напряжения и тока.
· Определите по осциллографу все указанные ниже величины.
Амплитудное значение напряжения
Um =
Амплитудное значение тока
Im = Um ¤ R =
Действующее значение напряжения
U = Um ¤ Ö2 =
Действующее значение тока
I = Im ¤ Ö2=
Период
T =
Частота
f = 1 ¤ T =
Угловая частота
w = 2 × p × f =
Фазовый сдвиг
j =
Мгновенное значение напряжения u в момент времени t = T / 3
u = Um × sin w t =
Примечание: w t –угол, измеряемый в радианах.
· Запишите результаты измерений и вычислений в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Средства измерения | Um, В | Im, мА | U, В | I, мА | T, мС | f, В | w, рад/с | j, град | u(Т/З) В |
| Осциллограф | |||||||||
| Виртуальный прибор | - | - |
· Измерьте Um, Im, U, I с помощью виртуальных приборов, занесите результаты в табл. 2.1 и сравните с результатами измерения осциллографом.
· Включите блок «Приборы II», сделайте необходимые «подключения», измерьте T, f, j. Запишите полученные значения в табл. 2.1 и сравните с результатами, полученными с помощью осциллографа.