Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodą identyfikacji rzeczywistych parametrów elementu reaktancyjnego oraz z właściwościami obwodów zawierających elementy bierne R, L, C, w różnych konfiguracjach.

Wykaz przyrządów:

1. Woltomierz magnetoelektryczny (LPE-232)

2. Amperomierz magnetoelektryczny (LPE-49)

3. Watomierz elektromagnetyczny (LPE-421)

4. Miernik uniwersalny V561A

5. Autotransformator napięcia zmiennego (LPE-973)

6. Zasilacz stabilizowany Typ 5353

Tabele pomiarów i obliczeń:

1. Pomiar prądu I dla trzech wartości napięcia wymuszającego U.

2. Pomiar częstotliwości f, mocy P i prądu I dla trzech wartości napięcia wymuszającego.

3. Pomiar prądu I oraz napięć U₁, U₂ dla dwóch wartości pojemności C kondensatora, przy

zadanej wartości napięcia wymuszającego U.

C= 16 μF U₁= U_L= U_R U₂= U_C

4. Pomiar prądu I₁, I₂ i I₃ dla dwóch wartości pojemności kondensatora C przy podanej wartości napięcia wymuszającego U.

C= 20 μF I₁= I_C I₂= I_R= I_L

5. Pomiar prądu I1, I2 i I3 oraz napięć U1 i U2 dla podanej wartości napięcia wymuszającego U.

Z₁- Rezystor Z₂- Kondensator Z₃- Cewka

U₁= U_R U₂= U_L= U_C I1= IR I2= I_L I₃ = I_C

Wzory:

• Prawo Ohma:
  
  
  
  

• Prawa Kirchhoffa dla obwodów R, L, C:
  
  
  
  

• Reaktancja:
  
  
  
  

• Pulsacja:
  
  
  
  

• Indukcyjność cewki:
  
  
  
  
  
  

• Moc czynna, bierna i pozorna:
  
  

• Współczynnik mocy:
  
  
  
  

• Kąty przesunięcia fazowego:

Przykłady obliczeń:

Analiza teoretyczna układu mieszanego oraz dyskusja wyników:

Z analizy teoretycznej badanego układu wynikły duże różnice między teoretycznymi obliczeniami i pomierzonymi wielkościami. Kolejność wartości prądów I, I₁, I₂, była odwrotna lecz suma geometryczna prądów zgadzała się w obu przypadkach. Stąd widać że prawo Kirchhoffa jest słuszne dla modułu prądu.

Wnioski:

1. W ćwiczeniu zauważyć można, iż badana cewka rzeczywista nie posiada jedynie reaktancji ale również rezystancję własną, którą możemy wyliczyć.

2. Z wartości otrzymanych w ćwiczeniu widać, że I i II prawo Kirchhoffa nie jest idealnie spełnione, tzn. wartości obliczone według praw Kirchhoffa różnią się od wartości obliczonych z wyników. Różnica między tymi wartościami nie jest aż tak ogromna ale daje się zauważyć. Niezgodność praw Kirchhoffa może wynikać z błędów z jakimi były wykonywane pomiary, ale także z stąd że podczas obliczeń niestety niektóre wielkości musiały być zaokrąglone co oczywiście mogło spowodować taką różnicę. Jednak uważam, że nawet dla takich różnic widać, że prawa Kirchhoffa są spełnione, gdyż procentowy błąd między wartościami obliczonymi według praw Kirchhoffa a wartościami obliczonymi z wyników jest porównywalny z klasami dokładności mierników użytych w ćwiczeniu. Czyli gdybyśmy dysponowali dokładniejszymi miernikami i przeprowadzali dokładniejsze obliczenia z możliwie jak najmniejszą liczbą zaokrągleń to otrzymalibyśmy wyniki bardziej pokrywające się z wartościami obliczonymi z praw Kirchhoffa.

3. Ćwiczenie pokazuje nam, że przesunięcia fazowe między prądem, a napięciem na elementach rzeczywistych różnią się znacznie od przesunięć fazowych na elementach idealnych.

4. Wykresy wskazowe mniej więcej zgadzają się z wynikami pomiarów oraz obliczeń.

Wykresy

1. Wykresy wskazowe prądu i napięć połączenia szeregowego elementów R, L, C:

2. Wykres wskazowy prądów i napięcia połączenia równoległego elementów R, L, C:

3. Wykres wskazowy prądów i napięć połączenia mieszanego elementów R, L, C: