POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej
Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 2 Temat: Elementy R, L, C w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego.
Rok akademicki: 2010/2011 Wydział: MRiT Rodzaj studiów: Stacjonarne Nr grupy: 1	Wykonawcy: 1. Jakub Borowiak 2. Piotr Adamek 3. Michalina Szcześniak 4. Paweł Choniawko 5. Dawid Adryan 6. Bartłomiej Dzierżyński	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				04.11.2010	17.11.2010
				Ocena:
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne potwierdzenie praw Kirchhoffa w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego. Zapoznanie się ze zjawiskiem rezonansu prądów i napięć w obwodach zawierających elementy rezystancyjne, indukcyjne oraz pojemnościowe.

2. Przebieg ćwiczenia

2.1 Schematy obwodów badanych oraz przebieg ćwiczenia

Podłączono obwód szeregowy RLC według poniższego schematu:

Po włączeniu napięcia i jego regulacji za pomocą autotransformatora (ozn. „1” na schemacie) mierzono napięcia na poszczególnych elementach obwodu RLC (ozn. „2” na schemacie) i zanotowano w tabeli 2.2.1.

Następnie podłączono układ równoległy elementów RLC przedstawiony poniżej:

Po zadaniu odpowiednich wartości napięcia za pomocą autotransformatora, odczytano prądy płynące w gałęziach poszczególnych elementów i zanotowano wyniki w tabeli 2.2.2.

2.2 Tabele wyników

2.2.1 Układ szeregowo połączonych elementów RLC

Lp	Pomiary					Obliczenia
		I	U	UR	UC	UL	cos φ	UL-UC	U
		A	V	V	V	V	-	V	V
1	0,975	200	140	290	242	0,945946	48	200
2	0,925	190	133	280	238	0,953583	42	190
3	0,875	180	126,25	264	232	0,969347	32	180
4	0,825	170	120	250	228	0,983607	22	170
5	0,775	160	112,5	235	220	0,991228	15	160
6	0,725	150	105	220	214	0,998371	6	150
7	0,675	140	100	207,5	206	0,999888	1,5	140
8	0,625	130	92,5	192	196	0,999066	4	130
9	0,575	120	85	176	186	0,993151	10	120
10	0,525	110	76,25	160	174	0,983559	14	110

2.2.2 Układ równolegle połączonych elementów RLC

L.p.	Pomiary					Obliczenia
		I	U	IR	IC	IL	cos φ	IL-IC	U
		A	V	A	A	A	-	A	V
1	1,5	200	1,38	0,68	0,625	0,999207	0,055	200
2	1,425	190	1,3	0,64	0,575	0,998752	0,065	190
3	1,35	180	1,25	0,62	0,5375	0,997829	0,0825	180

3. Obliczenia i wykresy

3.1 Wykres wskaźnikowy szeregowego obwodu RLC

3.2 Wykres wskaźnikowy równoległego obwodu RLC

4. Wnioski i uwagi

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można potwierdzić słuszność praw Kirchhoffa dla obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego zawierającego elementy rezystancyjne, pojemnościowe i indukcyjne.

Pierwsze prawo potwierdzone jest wynikami znajdującymi się w tabeli w punkcie 2.2.2. Sumy prądów w przybliżeniu równe są 0. Niewielki odchyłki od tej wartości wynikają z błędów pomiarowych.

Dane w tabeli 2.2.1 potwierdzają drugie prawo Kirchhoffa. Sumy sił elektromotorycznych w obwodzie jest równa sumie napięć na impedancjach. Odchyłki wynikają z błędów pomiarowych.

W przypadku szeregowego obwodu rezonans napięć zaobserwować można było przy zadanym napięciu około 138 [V], kiedy to napięcia na impedancji i pojemności równały się co do wartości. Rezonans prądów w obwodzie równoległym zachodził przy napięciu wynoszącym powyżej 200 [V].

5. Parametry i dane techniczne zastosowanych miernikówPodczas wykonywania ćwiczenia wykorzystano 4 woltomierze napięcia zmiennego oraz 4 amperomierze prądu zmiennego.

6. Literatura

• „Urządzenia elektryczne i elektroniczne. Przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych”, Władysław Opydo, Kurt Kulesza, Grzegorz Twardosz

• „Elektrotechnika” (w „Małym poradniku Mechanika”), Stanisław Bruno Trzaska

1

Wykres wskaźnikowy dla obwodu szeregowego RLC dla wartości napięć: U_R=76,25 [V], U_C=160 [V] oraz U_L=174 [V], wskazuje na indukcyjny charakter obwodu. Cosinus kąta φ jest wyrażany stosunkiem długości (wartości napięć) U_R do U_RLC, gdzie U_RLC jest równe geometrycznej sumie długości U_R oraz różnicy U_L-U_C.

U_C

U_RLC

I

U_R

Wykres wskaźnikowy dla obwodu szeregowego RLC dla wartości prądów: I_R=76,25 [A], I_C=160 [A] oraz I_L=174 [A], wskazuje na pojemnościowy charakter obwodu. Cosinus kąta φ jest wyrażany stosunkiem długości (wartości prądów) I_R do I_RLC, gdzie I_RLC jest równe geometrycznej sumie długości I_R oraz różnicy I_L-I_C.

I_R

U

I_RLC

I_C

I_L

---