Prąd przemienny w szeregowym obwodzie RLC - ćwiczenia

wiczenie 8 ”Obwd RLC”
Temat: Prd przemienny w szeregowym obwodzie RLC
Cel: Zbadanie przesunicia fazowego i rezonansu obwodu elektrycznego
Przyrzdy: Elementy RLC, oscyloskop dwukanaowy, generator przestrajalny, miernik czstotliwoci.
I. Metoda pomiaru
Zamy, e rdo prdu przemiennego ma si elektromotoryczn rwn:
,
gdzie U0 jest amplitud napicia, a n czstotliwoci. Gdy przyczymy do niego obwd zoony z szeregowo poczonych opornika o oporze R, cewki o indukcyjnoci L i kondensatora o pojemnoci C, to natenie prdu pyncego w tym obwodzie wynosi:
,
gdzie I0 jest amplitud natenia prdu. Rnica fazy prdu i SEM zasilajcej obwd d nazywana jest przesuniciem fazowym prdu przemiennego. Amplituda I0 osiga warto maksymaln przy czstotliwoci n rwnej , nazywanej czstotliwoci rezonansow.
Rys.1. Zaleno amplitudy I0 i przesunicia fazowego d od czstotliwoci SEM
Rysunek 1 przedstawia zaleno amplitudy natenia prdu i przesunicia fazowego od czstotliwoci. Za jednostk czstotliwoci przyjto czstotliwo rezonansow. Linia ciga jest dla ukadu zma wartoci oporu omowego, kropkowana - ze redni, przerywana - zdu. Wida, e przy czstotliwociach duo mniejszych od rezonansowej faza prdu wyprzedza o 90 faz napicia, przy czstotliwoci duo wikszej od rezonansowej faza prdu spnia si o 90.
Rys.2.Ukad do obserwacji przesunicia fazy Rys.3.Ukad do pomiaru przesunicia fazy
Obserwacj przesunicia fazowego prdu wzgldem napicia i pomiar wartoci przesunicia z dokadnoci rzdu kilku procent umoliwia oscyloskop. Schematy ukadw do bada przedstawiaj rysunki 2 i 3. Generator zasila ukad zbudowany z kondensatora, cewki i opornika. Potencja obwodu pomidzy cewk i opornikem ma faz zgodn z faz prdu w tym obwodzie. Potencja obwodu pomidzy generatorem a kondensatorem ma faz zgodn znapiciem zasilania obwodu. Pomiar rnicy faz tych dwch potencjaw jest pomiarem przesunicia fazy prdu wzgldem napicia. Ukad przedstawiony na rysunku 3 umoliwia zbadanie relacji pomidzy fazami sygnaw doprowadzonych do wej A i B oscyloskopu dwukanaowego. Obserwacja taka umoliwia zbadanie czy faza prdu wyprzedza faz napicia, czy spnia si. Ukad przedstawiony na rysunku 4 umoliwia pomiar wartoci bezwzgldnej rnicy faz prdu i napicia. Ukad ten pracuje przy wyczonym generatorze odchylania poziomego oscyloskopu. Do wejcia A doprowadzony jest sygna z generatora rwny napiciu zasilania obwodu, do wejcia X doprowadzony jest sygna o potencjale rwnym napiciu na oporniku. S to sygnay o identycznej czstotliwoci, ktrych fazy rni si dokadnie o przesunicie fazowe pomidzy napiciem i nateniem prdu. W wyniku odchylania pod wpywem tych dwch sygnaw plamka na ekranie oscyloskopu zatacza eliptyczn trajektori (rys.4). Na podstawie pomiaru parametrw toru eliptycznego mona okreli warto bezwzgldn rnicy faz przy uyciu jednego z poniszych wzorw:

(…)

… harmonicznych ruchw o identycznej czstotliwoci. Zaznaczono zbir punktw charakterystycznych i ich wsprzdne.
II. Wykonanie pomiarw
Przygotuj stanowisko wraz z ukadem do bada charakterystyki fazowej zgodnie zrysunkiem3. Po sprawdzeniu przez prowadzcego i wczeniu przyrzdw naley dobra parametry przyrzdw, tzn. napicie wyjciowe z generatora, poziom wzmocnienia sygnaw wejciowych w oscyloskopie tak, aby figura…
... zobacz całą notatkę