Электричество и магнетизм. Ч.2. Ланкина М.П - 4 стр.

UptoLike

7
Напряжение U
1
на выходе цепи равно падению напряжения на ре-
зисторе R
2
:
21
RIU = , (21)
то есть прямо пропорционально силе тока I в цепи и находится в одина-
ковой фазе с ним. С учетом (21) формула (20) принимает вид
0
20
U
RI
K
=
. (22)
Из (22) следует, что для изменения сдвига фаз между силой тока I
в цепи и входным напряжением U
0
достаточно измерить сдвиг фаз меж-
ду напряжениями U
1
и U
0
.
Для схем, изображенных на рис. 3, найдем аналитический вид
выражений для коэффициента передачи К и угла сдвига фаз φ. Для это-
го воспользуемся формулами (11), (18) и (22), подставляя в них соответ-
ствующие каждой схеме сопротивления, напряжения и силы токов.
а б в
Рис. 3
1. Цепь RR (R=R
1
+R
2
, X
L
=X
C
=0):
)(
21
0
0
RR
U
I
+
=
, (23)
0=
ϕ
, (24)
)(
21
2
RR
R
K
+
=
. (25)
2. Цепь RC (R=R
2
, X
L
=0, X
C
=1/ωC):
22
2
0
0
1)( CR
U
I
ω
+
=
, (26)
8
CR
tg
ω
ϕ
=
2
1
, (27)
22
2
2
1)( CR
R
K
ω
+
=
. (28)
3. Цепь RL (R=R
2
, X
L
=ωC, X
C
=0):
22
2
0
0
)( LR
U
I
ω
+
=
, (29)
2
R
L
tg
ω
ϕ
= , (30)
22
2
2
)( LR
R
K
ω
+
=
. (31)
Описание установки
Принципиальная схема установки представлена на рис. 4.
Рис. 4
Установка состоит из кассеты ФПЭ-09, генератора PQ, осцилло-
графа PO, источника питания ИП.
В кассете ФПЭ-09 собраны элементы цепей, входящие в состав
изучаемых электрических схем (рис. 5). В ней находится также комму-
татор А. Напряжение U
0
со входа изучаемой цепи подается на вход ВХ.1
коммутатора, а напряжение U
1
с выхода изучаемой цепина вход ВХ.2
коммутатора. С выхода коммутатора исследуемые напряжения подают-
ся на вход Y осциллографа. Коммутатор с достаточно высокой частотой
подает на вход осциллографа то напряжение U
0
, то U
1
. Поэтому на эк-
      Напряжение U1 на выходе цепи равно падению напряжения на ре-                                                1
зисторе R2:                                                                                          tgϕ = −           ,                 (27)
                                                                                                               R2 ⋅ ωC
                                U1 = I ⋅ R2 ,                      (21)
                                                                                                                   R2
то есть прямо пропорционально силе тока I в цепи и находится в одина-                              K=                       .            (28)
ковой фазе с ним. С учетом (21) формула (20) принимает вид                                                R22 + (1 ωC ) 2
                                     I ⋅R                                      3. Цепь RL (R=R2, XL=ωC, XC=0):
                                K= 0 2 .                           (22)
                                      U0                                                                    U0
                                                                                                    I0 =             ,                   (29)
      Из (22) следует, что для изменения сдвига фаз между силой тока I                                   R2 + (ωL) 2
                                                                                                          2

в цепи и входным напряжением U0 достаточно измерить сдвиг фаз меж-                                                 ωL
ду напряжениями U1 и U0.                                                                                tgϕ =           ,                (30)
                                                                                                                   R2
      Для схем, изображенных на рис. 3, найдем аналитический вид
выражений для коэффициента передачи К и угла сдвига фаз φ. Для это-                                                R2
                                                                                                     K=                     .            (31)
го воспользуемся формулами (11), (18) и (22), подставляя в них соответ-                                     R22 + (ωL) 2
ствующие каждой схеме сопротивления, напряжения и силы токов.
                                                                                                 Описание установки
                                                                               Принципиальная схема установки представлена на рис. 4.




          а                          б                     в
                                  Рис. 3

      1. Цепь RR (R=R1+R2, XL=XC=0):
                                      U0                                                                  Рис. 4
                             I0 =             ,                   (23)
                                  ( R1 + R2 )
                                  ϕ =0,                           (24)           Установка состоит из кассеты ФПЭ-09, генератора PQ, осцилло-
                                      R2                                  графа PO, источника питания ИП.
                             K=               .                   (25)           В кассете ФПЭ-09 собраны элементы цепей, входящие в состав
                                  ( R1 + R2 )
                                                                          изучаемых электрических схем (рис. 5). В ней находится также комму-
                                                                          татор А. Напряжение U0 со входа изучаемой цепи подается на вход ВХ.1
      2. Цепь RC (R=R2, XL=0, XC=1/ωC):                                   коммутатора, а напряжение U1 с выхода изучаемой цепи – на вход ВХ.2
                                    U0                                    коммутатора. С выхода коммутатора исследуемые напряжения подают-
                           I0 =                ,                  (26)
                                R2 + (1 ωC ) 2
                                  2                                       ся на вход Y осциллографа. Коммутатор с достаточно высокой частотой
                                                                          подает на вход осциллографа то напряжение U0, то U1. Поэтому на эк-


                                    7                                                                          8