РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Лабораторная работа состоит из двух разделов расчетного и экспериментального. В начале выполняется расчетная часть.
3.1. Расчетная часть
По вышеизложенной методике определяется форма кривой i(wt) и действующее значение тока в линейной электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L и C (Рис.1), подключенной к источнику периодического напряжения прямоугольной формы (меандр) Рис.2.
Данные для расчета: Um = 6 ¸ 12 (В); f = 25 ¸ 60 (Гц); R = 1000 ¸ 1100 (Oм);
L = 5 ¸ 10 (Гн); С = 0,5 ¸ 1,0 (мкФ).
Конкретные числа задает преподаватель.
Порядок расчета:
а) Выполняется разложение заданной функции напряжения в ряд Фурье (Для наиболее распространенных функций разложение приведено в справочниках)
u(wt) = U0 + 
. (4)
б) В зависимости от требуемой точности расчета выбирается число членов ряда (Для ориентировочных расчетов достаточно четырех).
в) Определяется постоянная составляющая тока I0 (ток нулевой гармоники)
I0 = U0/z0 , (5)
где: z0 - эквивалентное сопротивление цепи при f = 0.
г) Определяются амплитуды напряжения каждой гармоники в комплексной
форме
mk = Umk e
,
(6)
где: k = 1, 2, 3 …
д) Определяется амплитуда тока каждой гармоники в комплексной форме
mk =mk /
k = Imke
, (7)
где: k - комплексное сопротивление
гармоники.
е) Записывается мгновенное значение тока каждой гармоники
ik = Imksin(kwt + bk). (8)
ж) Результатом расчета является несинусоидальная функция тока, представленная на миллиметровке в виде суммы гармоник:
i(wt) = I0 + Im1sin(wt +b1) + Im2sin(2wt + b2) + … + Imksin(kwt +bk). (9)
При построении гармоник на общем графике следует учитывать, что масштаб по оси абсцисс для к - ой гармоники должен быть взят в к - раз большим, чем для первой гармоники.
з) Вычисляется действующее значение несинусоидального тока
I =(I02 + Im12/2 + … + Imk2/2)1/2 (10)
Результаты расчета предъявляются преподавателю, после чего студенты приступают к выполнению экспериментальной части.
3.2. Экспериментальная часть
Схема лабораторной установки изображена на рис.3.
В схеме использовано следующее оборудование:
магазин сопротивлений Р-33;
индуктивность (L) обмотка А-Х трансформатора;
конденсатор С;
генератор звуковых частот ГЗ-111;
осциллограф электронный С1-83.
3.2.1. Подготовка осциллографа С1-83 (С1-93) к работе
Подключить разъем соединительного кабеля к гнезду 0 1мW 35 рF входа канал I.
Нажать кнопку I переключателя канала слева от экрана.
У осциллографа С1-83 поставить кнопку множителя в положение ´10 (“утоплено”).
Рычажок характер входа Ñканал I поставить в положение @.
На блоке развертка поставить ступенчатый переключатель время/дел. в положение 1ms.
На блоке синхронизация нажать кнопки I внутр. и -.
Включить вилку сетевого шнура в одну из розеток, подсоединенных к клеммам 220В на панели питания стенда.
Включить автомат АП на стенде.
Включить питание осциллографа, вытянув кнопку питание. При этом загорается сигнальная лампочка рядом с кнопкой.
Через 2 - 3 минуты на экране появится изображение горизонтальной линии.
Отрегулировать степень яркости и фокусировки.
Ручкой вывести горизонтальную линию в середину экрана.
Произвести калибровку канала вертикального отклонения луча. Для этого установить ступенчатый переключатель v/дел. в положение 6 дел. Ручку плавной регулировки, расположенную на оси ступенчатого переключателя, установить в крайнее правое положение (повернуть по часовой стрелке). При этом величина изображения сигнала на экране должна быть равен 6 делениям. После проведенной калибровки осциллограф можно использовать для измерения напряжений как вольтметр.
Установить ступенчатый переключатель V/дел. в положение 0,2 v/дел. Масштабный коэффициент вертикального отклонения луча: Мв = 0,2 V/дел´10 = 2 V/дел.
