Лабораторная работа: Перевірка закону Ома при аналізі послідовних кіл змінного струму

,

,

,

де безрозмірна величина , що має назву добротності контуру. Вона може бути більшою або меншою одиниці. Отже, величини напруг на індуктивності і ємності при резонансі рівні між собою і можуть значно перевищувати напругу на затискачах кола. Саме тому резонанс у послідовному колі називають резонансом напруг.

На рис.6.5 показані залежності реактивних опорів, струму та напруг на окремих елементах кола в функції частоти.

Максимальні значення напруг і рівні між собою, але вони виникають на частотах, що відрізняються від резонансної частоти. Це пояснюється різним характером залежності та від частоти.

На рис.6.6 наведені векторні діаграми кола при різних частотах.

Рис.6.5

Якщо вважати частоту прикладеної напруги і величину ємності конденсатора сталими, то резонанс може спостерігатись при індуктивності котушки

. /6.22/

Рис.6.6

Аналогічне явище буде мати місце при незмінній частоті і сталій індуктивності, якщо ємність конденсатора буде рівною

. /6.23/

Отже, забезпечити резонанс напруг можна зміною однієї з трьох величин: частоти вхідної напруги, індуктивності котушки або ємності конденсатора. На виконання умови резонансу зовсім не впливає величина опору .

Із формули повної потужності

виходить, що при резонансі , тому що , і .

Отже, повна потужність кола при резонансі дорівнює активній потужності. Кут між напругою і струмом при цьому дорівнює нулю, а коефіцієнт потужності .

Незважаючи на те, що реактивна потужність всього кола , запаси енергії у магнітному полі котушки та в електричному полі конденсатора існують, бо і , і тому , . Пр цьому котушка і конденсатор обміняються енергією, але між котушкою і джерелом живлення, а також між конденсатором і джерелом живлення обміну енергією не відбувається. Від джерела живлення надходить тільки енергія, що виділяється в резисторі R.

Електричне коло з послідовним з’єднанням елементів знайшло широке практичне застосування. Опір кола при резонансі на частотах, близьких до резонансної, має невелике значення, а на частотах, віддалених від резонансної, цей опір істотно зростає. Таку властивість послідовного кола використовують для виділення електричних коливань потрібної частоти, забезпечуючи їх необхідну фільтрацію або посилення напруги за умови, що частота напруги співпадає з резонансною частотою.

6.3 Програма роботи

1. Провести вимірювання в колі з одним активним опром.

2. Провести вимірювання в колі з однією ємністю.

3. Провести вимірювання в колі з котушкою індуктивності.

4. Провести вимірювання в колі з R, L, і C елементами.

Дані вимірювань за п.п. 1, 2, 3, 4 занести в табл.1, виконати обчислення вказаних в ній величин і побудувати в одному масштабі векторні діаграми.

5. Дослідити резонанс напруг при зміні частоти.