Ćwiczenie .4 BADANIE OBWODÓW RLC
STANOWISKO I. Badanie obwodów R L C przy częstotliwości 50 Hz
W skład zestawu ćwiczeniowego wchodzi zespół zasilający oraz zespoły
przełączanych skokowo: rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych.
Program ćwiczenia obejmuje badanie elementów oraz zestawianych z nich układów
szeregowych, równoległych i szeregowo-równoległych.
Układ zasilania elementów i układów RLC
AT Tr
W A
230 V~
V
Prowadzący ćwiczenie określa układ połączeń układu RLC
Schematy badanych układów R L C wraz z przyrządami pomiarowymi:
a1) a2) a3) a4)
bl) b2) b3) b4)
c1) c2) c3
1
Wykonanie ćwiczenia
Prowadzący ćwiczenie określa nastawy przełączników w zespołach rezystorów,
kondensatorów i cewek indukcyjnych (pozostają one niezmienne w całym czasie wykonania
ćwiczenia) oraz układy, które będą kolejno łączone i badane.
4.2. BADANIE ELEMENTÓW
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Element
 nastawa U I P Z cosÕ Õ tgÕ tg´
przełącznika
V A W &!   
°
rezystor  . . . 
kondensator  . . .
cewka  . . . 
Wzory do obliczeń (pomijamy moc pobieraną przez i cewkę prądową watomierza):
U P 1
Z = ; cosÕ = ; tg´ = ;
I U Å" I tgÕ
dobroć kondensatora QL = tgÕ = & ; reaktancja pojemnoÅ›ciowa XC E" Z= . . . &! ;
1
pojemność C = = & µF;
2Ä„ Å" f Å" XC
dobroć cewki QL = tgÕ = & ; rezystancja cewki RL = Z·cosÕ = . . . &!;
X
L
reaktancja indukcyjna XL = Z·sinÕ = . . . &!; indukcyjność L = = & H.
2Ä„ Å" f
4.2. BADANIE UKA
ADÓW
Tablica wyników pomiarów i obliczeń
Pomiary Obliczenia
Nr
U I P U1 U2 U3 I1 I2 I3 Z cosÕ Õ
układu
V A W V V V A A A &! 
°
a ...    
b ...   
c ...   
Wzory do obliczeń
U P
Z = ; cosÕ = .
I U Å" I
Opracowanie sprawozdania
1. Wykorzystując wartości rezystancji i reaktancji elementów, uzyskane w p. 4.1,
obliczamy wartości impedancji i kąta fazowego każdego z obwodów badanych w p. 4.2.
2. Wykorzystując wyniki pomiarów uzyskane w p. 4.2, sporządzamy bilans mocy
każdego z badanych obwodów.
3. Wykorzystując wyniki pomiarów uzyskane w p. 4.2, sporządzamy  w odpowiednio
dobranej skali wielkości  wykresy wskazowe prądów i napięć oraz wykresy trójkątowe mocy
całkowitej każdego z badanych obwodów.
2
STANOWISKO II. Badanie rezonansu w obwodzie szeregowym R L C
Wykonanie ćwiczenia
Układ R L C zasilamy z generatora sinusoidalnego małej mocy, toteż wartość
rezystancji R musi być odpowiednio duża. Przyrządy używane do pomiarów w tym obwodzie
nie powinny go zbytnio obciążać, gdyż wpływa to w zasadniczy sposób na przebieg
obserwowanego zjawiska rezonansu. Nie używamy więc woltomierzy analogowych, tylko
cyfrowe. Nie mierzymy też mocy czynnej watomierzem, lecz określamy ją w sposób
pośredni, wyznaczając kąt przesunięcia fazowego obwodu za pomocą oscyloskopu, wg wzoru
(rys.):
A V
Õ = arcsin = arcsin .
Am Vm
Schemat układu z zaznaczeniem sygnałów Obraz na ekranie oscyloskopu
podawanych na płytki oscyloskopu
Napięcia na wejściu i na elementach (U, UC, ULR ) mierzymy tym samym woltomierzem
cyfrowym, przyłączając go kolejno do zacisków generatora (1-2), kondensatora (1-3) i cewki
z rezystorem dekadowym Rd, rezystorem pomocniczym r i miliamperomierzem (2-3).
4.3. CHARAKTERYSTYKI CZ
STOTLIWOÅšCIOWE
Napięcie na wejściu ma stałą wartość w każdym ustawieniu częstotliwości generatora
Dobieramy takie wartości C i L, że rezonans (największy prąd) występuje w pobliżu środka
skali czÄ™stotliwoÅ›ci generatora 20÷200 Hz, na której odczytujemy też wartoÅ›ci ustawiane
dla kolejnych punktów wyznaczanych charakterystyk. W pobliżu rezonansu punkty te
(wartości częstotliwości) zagęszczamy.
WielkoÅ›ci staÅ‚e: U= . . . . V; C= . . . . µF; L= . . . . H; LA= . . . . mH; RA= . . . . &!;
r= . . . . &!; Rd= . . . . &!.
Tablice wyników pomiarów i obliczeń (oddzielne dla dwóch różnych wartości Rd)
Pomiary Obliczenia
f I
UC U
LR
Õ
Lp. f I UC ULR Am A
fr Ir U U
Hz mA V V mm mm    
°
3
A
Wzór do obliczenia wartoÅ›ci w tablicy: Õ = arcsin .
Am
Wartości wyznaczone (odczytane i obliczone):
częstotliwość rezonansowa fr= . . . Hz; prąd maksymalny (przy fr) Ir = . . . mA;
U
rezystancja obwodu R0 = = & &!; rezystancja cewki RL=R0 (Rd+RA+r)= . . . &!;
Ir
1
indukcyjność obwodu L0=L+LA= . . . H; impedancja falowa obwodu Á = = & &!;
L0 Å"C
Á
dobroć obwodu (przy fr) Q0 = = & .
R0
Opracowanie sprawozdania
1. Wykorzystując wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane w p. 4.3, wykreślamy charakterystyki
czÄ™stotliwoÅ›ciowe: I/IR; UC/U; ULR/U; Õ = f ( f /fr )  odzielnie dla jednej i drugiej
...
wartoÅ›ci Rd, przy czym Õ =|  Õ | dla f < fr ; Õ =|Õ | dla f > fr .
2. Przedstawiamy teoretyczne uzasadnienie otrzymanych wykresów. Formułujemy własne
spostrzeżenia i uwagi dotyczące tych zależności.
4