Вы находитесь здесь: Главная > Конденсаторы > Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Цели

После проведения данного опыта Вы можете рассчитывать и определять токи и напряжения в поочередных и параллельных емкостных цепях.

Нужные принадлежности

* Осциллограф

* Цифровой мультиметр

* Макетная панель

* Генератор функций

* Источник неизменного напряжения

* Элементы:

один конденсатор 0, 01 мкф, один резистор, 10 кОм.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Когда конденсатор употребляется в цепи переменного тока, он оказывает определенное противодействие току, которое именуется емкостным сопротивлением. Емкостное сопротивление, подобно индуктивному сопротивлению, противодействует протеканию тока, но исключительно в цепи переменного тока. Емкостное сопротивление измеряется в омах и находится в зависимости от частоты переменного тока и от емкости конденсатора. Емкостное сопротивление назад пропорционально частоте (f) и емкости (С). Это

емкостное сопротивление может быть рассчитано с помощью формулы:

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Обычно конденсаторы комбинируются с резисторами и другими компонентами в разные поочередные и параллельные цепи для сотворения фильтров, фазовращателей, цепей связи и иных схем. Одной из более всераспространенных конфигураций является поочередная резистивно-емкостная цепь, показанная на рисунке 20-1.

Рис. 20-1.

Начальное напряжение синусоидальной формы (Vs)прикладывается к резистору и конденсатору, включенным поочередно. Полное противодействие протеканию тока в этой цепи является композицией емкостного сопротивления и обыденного (активного) сопротивления. Резисторы и конденсаторы работают разным образом, и так как конденсатор порождает сдвиг фаз в цепи на 90 градусов, нельзя конкретно ложить сопротивление резистора и емкостное сопротивление, чтоб подсчитать общее сопротивление протеканию тока, которое именуется полным сопротивлением либо импедансом (Z). Для получения полного сопротивления употребляется приведенная ниже формула:

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Аксиома Пифагора и полное сопротивление

Это популярная аксиома Пифагора, применяемая для решения прямоугольных треугольников. Сопротивление, емкостное сопротивление и полное сопротивление могут быть представлены сторонами прямоугольного треугольника, как показано на рисунке 20-2А.

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Рис. 20-2.

В поочередной цепи один и тот же ток (I) протекает через все составляющие. Это значит,

что ток через конденсатор имеет ту же величину, что и ток через резистор, при этом данная величина равна величине тока, потребляемого от источника напряжения. Так как ток общий для всех компонент, мы можем использовать закон Ома и помножить величину тока на величину сопротивления, емкостного сопротивления и полного сопротивления, чтоб вычислить напряжения в цепи.

IR=Vr

IXc= Vc

IZ = Vs

Как следует, мы можем опять нарисовать треугольник, используя напряжения, приобретенные нами обозначенным выше образом (см. рис. 20-2Б). Сейчас треугольник представлен напряжением на сопротивлении (Vr), напряжением на конденсаторе (Vc) и напряжением источника питания (Vs). — акон Кирхгофа гласит о том, что сумма падении напряжения на компонентах поочередной цепи равна напряжению источника питания. Это значит, что в этом случае, если мы сложим напряжение на резисторе и напряжение на конденсаторе, мы должны получить в итоге напряжение источника питания. Но, как можно созидать на рисунке 20-2Б, напряжения не совпадают по фазе вместе. По этой причине напряжения не могут складываться вместе конкретно, и мы должны использовать аксиому Пифагора для решения прямоугольного треугольника. Подставляйте потому значения из рисунка 20-2Б в формулу

в согласовании с аксиомой Пифагора и находите напряжение источника питания последующим образом:

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Итак, чтоб отыскать напряжение источника питания, просто определите напряжение на резисторе и напряжение на конденсаторе, возведите каждое значение в квадрат и сложите приобретенные значения вместе. После чего для получения значения напряжения источника питания извлеките корень квадратный из приобретенной суммы.

Не запамятовывайте, что при известном напряжении источника питания и одном из других напряжений Вы сможете вычислить неведомое напряжение с помощью обычного преобразования приведенной выше формулы. Тогда можно получить еще два варианта обозначенной формулы:

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Короткое содержание

В данном опыте Вы удостоверьтесь, что конденсатор оказывает противодействие переменному току. — атем Вы соберете поочередную резистивно-емкостную схему, аналогичную приведенной на рисунке 20-2, подсчитаете, а позже измерите все токи и напряжения для проверки существа произнесенного ранее.

ПРОЦЕДУРА 1: измерение сдвига фаз

Чтоб окончить данный опыт. Вам будет нужно измерить сдвиг фаз меж 2-мя

синусоидальными сигналами. Для этого выведите два сигнала на двухканальный осциллограф. Один сигнал, верхняя осциллограмма, используйте в качестве опорного и подключите на вход канала 1 либо А. Другой сигнал подведите к каналу 2 либо В. После чего проделайте последующее:

1. Отрегулируйте скорость горизонтальной развертки, чтоб можно было созидать один период синусоидального сигнала. Установите непрерывную развертку в состояние калибровки CAL.

2. Определите период (t) синусоидальных сигналов, как описано в опыте 16.

3. Подсчитайте количество делений меж 2-мя смежными либо 3-мя поочередными положительными пиками синусоидальных сигналов.

4. Высчитайте смещение во времени (t,) умножением количества делений на настройку скорости горизонтальной развертки.

5. Вычислите сдвиг фаз в градусах с помощью последующей формулы:

360 t1/t градусов

Пример

Период синусоидального сигнала равен 250 мкс. Просвет меж 2-мя смежными положительными пиками 2-ух синусоидальных сигналов составляет 2,6 деления. Скорость развертки составляет 10 мкс/дел. Смещение во времени равно:

t1= 2,6 х 10 = 26 микросекунд

Сдвиг фаз равен:

360(26)/250 = 37,44 градуса

Процедура 2: резистивно-емкостная схема

1. Соберите резистивно-емкостную схему, показанную на рисунке 20-3.

Рис. 20-3.

2. Отрегулируйте частоту генератора на 600 Гц. Установите величину размаха напряжения на выходе генератора 10В.

3. Проделайте последующие измерения как с помощью осциллографа, так и при использовании мультиметра:

Осциллограф Мулътиметр Vr—-В Vr=____В Vc——В Vc=____В Растолкуйте, почему они различны, но эквиваленты. Нарисуйте прямоугольный треугольник напряжений.

4. Сделайте последующие вычисления для схемы на рисунке 20-3.

I=_____мА

Z =_____ Ом

5. Сделайте измерение сдвига фаз меж входным напряжением и выходным напряжением. _______ градусов

Опережает выходное напряжение либо запаздывает по сопоставлению с выходным напряжением. Почему?

6. Измените входную частоту на 1000 Гц. Удостоверьтесь, что величина размаха напряжения генератора все еще составляет 10 В. Повторите шаги 3, 4 и 5. Придите к выводу о том, как полное сопротивление и ток варьируются зависимо от частоты, методом сопоставления с Вашими значениями, приобретенными в шаге 4.

7. Поменяйте местами позиции резистора и конденсатора. Повторите шаг 5. Опережает выходное напряжение либо запаздывает по сопоставлению с выходным напряжением? ______ градусов

8. Найдите частоту, при которой R = Хc. в данной схеме. Поначалу частоту вычислите. — атем, используя осциллограф и генератор звуковой частоты, сделайте измерения, чтоб проверить Ваши расчеты.

f=_____Гц

Растолкуйте, какую функцию Вы использовали и почему.

9. Соберите параллельную резистивно-емкостную схему, показанную на рисунке 20-4. Вычислите ее общее активное сопротивление (Rt), общую емкость (Сt) и полное сопротивление (импеданс). Нарисуйте треугольник токов.

Rt = _____ Ом

Сt = _____ мкФ

Z =_____ Ом

Конденсаторы и переменный ток железо 543050

Набросок 20-4.

10.Приложите к схеме напряжение с размахом 10 В и с частотой 200 Гц. Определите полный ток в схеме, используя мультиметр. Вычислите импеданс схемы (полное сопротивление). Z=_____Ом

11.Каковой сдвиг фаз меж полным током и приложенным напряжением? ________градусов

12.Во всех вышеприведенных шагах растолкуйте различия меж измеренными и расчетными значениями.

ОБЗОРНЫЕ ВОПРОСЫ

1. При повышении частоты сигнала, приложенного к поочередной резистивно-емкостной схеме, напряжение на конденсаторе соответственно:

а) возрастает,

б) миниатюризируется,

в) остается этим же,

г) падает до нуля.

2. При уменьшении емкости конденсатора в поочередной резистивно-емкостной схеме ток схемы соответственно:

а) возрастает,

б) миниатюризируется,

в) остается этим же,

г) падает до нуля.

3. Напряжение на резисторе в поочередной резистивно-емкостной схеме имеет значение 3 В. Напряжение на конденсаторе имеет значение 4 В. Напряжение источника питания равно тогда:

а) 1 В,

б) 3,5 В,

в) 5 В,

г) 7 В.

4. Напряжение источника питания в поочередной резистивно-емкостной схеме имеет значение 6 В. Тогда ток в схеме имеет величину:

а) 0.2 Ом,

б) 2 Ом,

в) 20 Ом,

г) 200 Ом.

5. Напряжения на компонентах в поочередной резистивно-емкостной схеме имеют значения: Vr = 5 В и Vc = 4 В. Резистор имеет сопротивление 1,5 кОм. Частота равна 2 кГц. Какова емкость конденсатора?

а) 0,018 мкФ,

б) 0,047 мкФ,

в) 0,066 мкФ,

г) 0,075 мкФ.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: