Добавил:
Опубликованный данные нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
08
Добавлен:
08.12.2013
Размер:
026.72 Кб
Скачать

Лабораторная работа

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ЦЕПИ

ГАРМОНИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Приборы и принадлежности : катушка индуктивности, радиатор конденсаторов, реостат, амперметр, вольтметр, источник переменного напряжения.

Цель работы : определить индуктивность катушки, емкость конденсатора, опытным путем проверить закон Ома пользу кого полной цепи переменного тока.

ТЕОРИЯ

Переменным током называется таковский лепистрический ток, который со течением времени изменяется по величине равным образом направлению.

Гармоническим ( синусоидальным) током называется переменный ток, каковой из течением времени изменяется в соответствии с закону синуса или косинуса:

i =I m sin ( t - )

либо — либо i=I m cos ( t - )

Здесь i - мгновенное авторитет переменного тока - объём тока, соответствующая данному моменту времени,

I m - максимальное ( амплитудное ) значение тока,

( t - )- фаза синусоидального тока,

=2  - круговая ( циклическая ) гармоника тока,

- колебание тока,

- начальная фаза.

Гармонический ток создается синусоидальным или косинусоидальным напряжением праздник же частоты

u =U m sin t

u= U m cos t

Для характеристики силы переменного тока сопоставляют его среднее тепловое махинация не без; тепловым действием постоянного тока соответствующей силы равным образом вводят концепция действующего ( эффективного) значения переменного тока. Эффективное значение переменного тока численно в одинаковой степени значению такого постоянного тока, тот или иной выделяет на данной оковы за единицу времени такое а количество тепла равно как равно этот переменчивый ток. Математически каста рост равна среднеквадратичному следовать ступень значению силы переменного тока да связана со его максимальным значением соотношением:

I эф =

Аналогично определяется да эффективное значение напряжения

U эф =

При расчете цепей переменного тока доводится свершать сложение и сбавка синусоидальных токов или напряжений, имеющих одинаковую частоту, но на общем случае непохожие амплитуды и начальные фазы. Решение подобных задач значительно облегчается, когда применить метод векторных диаграмм, основанный на изображении величины тока или напряжения от через вращающихся векторов. Для сего амплитудные значения тока I m да напряжения U m представляют векторами, вращающимися в плоскости OXY ( заурядно превращение берут напересечку часовой стрелки ) кругом азбука координат O от корнер скоростью, соответствующей циклической частоте . Угол поворота векторов t отсчитывают ото оси OX. На рис.1а изображено местоположение векторов для момента времени t=0, получай рис.2б на времени t>0 . Проекции векторов I m равным образом U m держи носитель OY будут определять мгновенные значения тока i=I m sin t да напряжения U=U m sin t

Цепь переменного тока не без; активным сопротивлением

Активным ( омическим ) сопротивлением во цепях переменного тока называют сопротивление, на котором происходит обратимый процесс превращения электрической энергии в какой-либо не этот вид, например, на тепловую. Это противление зависит ото материала проводника, его размеров равно формы. Для однородного по мнению составу проводника при постоянном сечении S равно длине l противление рассчитывается соответственно формуле R = , где - удельное сопротивление,характеризующее материал проводника, зависит от температуры: = 0 (1+ t 0 ). Поэтому активное прочность зависит также от температуры проводника.

В железы переменного тока, содержащей активное сопротивление ( Рис.2а), в духе равно на случае постоянного тока, выполняется принцип Ома, тот или иной может быть применен ко мгновенным, амплитудным и эффективным значениям тока да напряжения:

i= ; I m = ; I эф =

Индуктивность в оковы переменного тока

Рассмотрим цепь переменного тока, на которую включена катушка индуктивностью L ( Рис.3а). Пусть труд во оковы изменяется по закону u=U m sin t . При протекании переменного тока через катушку в концах катушки возникает ЭДС самоиндукции & i =- L .

Если активное сопротивление катушки во хмелю равным нулю, ведь внешнее приложенное напряжение U, сообразно закону Ома для того цепи, содержащей ЭДС, согласно величине одинаково равно в области направлению противоположно ЭДС самоиндукции, то есть

U=-& i =L

либо U m sin t=L , откуда родом sin t равно di = sin t dt интегрируя последнее формулирование получим:

i =- t = t -  0 ) ,

идеже - размах тока.

Тогда в области аналогии с законом Ома пользу кого участка рабство можно записать, ась? I m = , где величину не возбраняется осматривать как бы индуктивное сопротивление.

При оценке фазовых соотношений посередь током равно напряжением на индуктивности видно, сколько гумно во цепи, подобно напряжению, имеет синусоидальный характер, же сообразно фазе отстает получи угол 2, то питаться на момент, в некоторых случаях драматичность на катушке достигает максимума мощь тока равна нулю, а во момент, в отдельных случаях напряжение становится равным нулю, промысл тока максимальна по мнению модулю. Графики тока и напряжения, а в свою очередь векторная диаграмма цепи переменного тока, содержащей индуктивность, представлены возьми цицания . 0 (б, в)_.

Емкость в железы переменного тока

Рассмотрим цепь переменного тока, на которую включен конденсатор С ( Рис.4а).

Пусть напряжение в оковы изменяется по мнению закону u=U m sin t. При напряжении U нате конденсаторе емкости С мина получи его обкладках склифосовский равен q=CU.

Периодическое изменение U вызывает периодическое изменение q, да возникает вместительный ток:

i=

Продифференцировав это слово ,получим:

i= CU m cos t = CU m sin ( t + /2),

идеже СU m =I m — размах тока.

Cравнивая не без; законом Ома чтобы участка оковы I m =U m /X C , получаем

СU m =U m / X C , из сего места

X C =1 / C .

Видно, в чем дело? доза X C =1/ C играет цена сопротивления конденсатора переменному току, возлюбленная называется емкостным сопротивлением.

Из сравнения фазы тока да напряжения видно, что-нибудь гумно во цепи конденсатора, как напряжению, имеет синусоидальный характер, однако соответственно фазе опережает натуга сверху ракурс / 0.

Цепь переменного тока со активным, индуктивным равным образом

емкостным сопротивлениями.

Рассмотрим основные соотношения электрических величин в цепи переменного тока вместе с индуктивностью, емкостью равно активным сопротивлением, соединенными постепенно ( Рис .5 а ).

При последовательном соединении проводников, ток, протекающий через обструкция одинаков

i L =i C =i R =I m sin t

Полное напряжение цепи короче вырабатываться изо падений напряжения получай индуктивности, емкости и активном сопротивлении. Составим векторную диаграмму цепи, пользуясь результатами, полученными выше.

В произвольном масштабе отложим градиент амплитуды тока, оди наковый чтобы всех сопротивлений и укажем курс его вращения ( Рис. 5б). Вектор амплитуды напряжения на активном сопротивлении U mR =I m R отложим по части направлению вектора тока, так равно как сии величины совпадают в области фазе. Вектор амплитуды напряжения получи и распишись индуктивном сопротивлении U mL =I m L отложим выспрь по-под домиком /2 ко вектору тока I m , приблизительно что сие старание опережает ток по фазе в крыша над головой /2. Вектор амплитуды напряжения возьми емкости U mC =I m C отложим по течению по-под домиком /2 ко вектору I m , так в качестве кого сие натуга отстает с тока на крыша над головой /2. Сложив геометрически векторы U mL , U mC равным образом U mR , получим вектор полного напряжения U m , приложенного ко всей железы ( Рис. 0б).

Применив теорему Пифагора, найдем

U m = = =

=

Отсюда

I m =

Последняя формула представляет из себя принцип Ома чтобы полной цепи переменного тока ради амплитудных значений. Полным сопротивлением другими словами импедансом цепи называется объём

Z =

Закон Ома справедлив и ради мгновенных значений тока и напряжения.

Угол сдвига фаз между током равным образом напряжением ( ракурс  на шала 0б) может бытовать определен из соотношений

tg =

Импеданс тканей организма

Ткани организма представляют на лицо за электрическим свойствам разнородную среду. Органические вещества ( белки, жиры, углеводы равным образом др.), из которых состоят плотные части тканей, являются диэлектриками. Однако все ткани да клетки во организме содержат жидкости не ведь — не то омываются ими ( кровь, лимфа, непохожие тканевые жидкости ), в состав сих жидкостей, за исключением органических коллоидов входят как и растворы электролитов равно благодаря тому они являются хорошими проводниками.

Наилучшую электропроводность имеют спинно-мозговая жидкость, пахта крови, несколько меньшую - цельная происхождение равным образом мышечная ткань. Значительно дешевле электропроводность тканей внутренних органов, а также нервной, жировой равно соединительной тканей. Плохими проводниками являются роговой прослойка кожи, связки да сухожилия, костная полотно вне надкостницы. В ряде случаев их допускается отнести пусть даже к диэлектрикам.

Ткани организма состоят изо структурных организмов - клеток, омываемых тканевой жидкостью. Цитоплазма клетки отделена ото тканевой жидкости клеточной мембраной. Тканевая жидкость равным образом саркоплазма - хорошие проводники. Клеточная диффузор проводит элеткрический ток плохо. Такая общественный порядок напоминает конденсатор равным образом обладает электрической емкостью.

В тканях встречаются и макроскопические образования, состоящие из различных соединительных оболочек и перегородок, согласно обе стороны которых находятся ткани, много снабженные тканевой жидкостью. Все сие придает тканям емкостные свойства.

Как показывает опыт, мануфактура организма никак не имеют практически заметной индуктивности, только обладают емкостью равно активным сопротивлением. Поэтому подле прохожденити переменного тока при помощи текстиль организма следует учитывать их полное сопротивление, или импеданс.

Электрические параметры участка тканей организма, находящиеся посреди наложенными на поверхность тела электродами, можно представить во виде эквивалентных электрических схем. В как никогда упрощенном виде сия план для того слоя кожи равно подкожной клетчатки может фигурировать представлена как значительная вместимость C ( Рис.6а), шунтированная большим сопротивлением R равным образом включенная по порядку со значительно меньшим сопротивлением R * , а для того солидно лежащих тканей - это включенные единовременно сопротивление и пароемкость ( Рис.6б).

Импеданс тканей организма зависит через множества физиологических условий, основным с которых является состояние кровообращения, во

частности, кровонаполнение сосудов. На этом основан один изо способов исследования периферического кровообращения - РЕОГРАФИЯ.

При этом на течение цикла сердечной деятельности регистрируется изменение импеданса определенного участка тканей, бери границах которого накладываются электроды. При реографии применяется резкопеременный стремнина частотой 00 - 00 кГц . Этим методом получают реограммы головного мозга - реоэнцефалограммы, печени, легких, магистральных сосудов равно т.д.

Зависимость импеданса тканей организма через частоты переменного тока позволяет признать достоинства жизнеспособность этих тканей, зачем не фунт изюма знать, например, при пересадке ( трансплантации) тканей и органов. На рис.7 представлены частотная зависимость импеданса здоровой ткани (1) равным образом мертвой (2) , убитой кипячением во воде

В мертвой ткани мембраны клеток разрушены равно ткань обладает едва активным сопротивлением, в ведь времена вроде сопротивление энергичный ткани складывается с активного равным образом емкостного сопротивлений. Различие на частотных зависимостях импеданса стало да в случае здоровой равным образом болезненный ткани.

Порядок выполнения работы.

Упражнение 0. Определение индуктивности катушки

  1. Проверить электрическую ряд (рис.8), состоящую из в порядке преемственности соединенных катушки индуктивности L , батареи конденсаторов C , амперметра A равно реостата R.

0 . Подключить вольтметр чтобы измерения напряжения держи катушке.

0 . Поставить мотор реостата на среднее положение.

0 . Включить цепочка и, изменяя сопротивление реостата, произвести высшая оценка различных значений тока ( на пределах с 0,1 по 0,3 A) и напряжения.

0 . Вычислить индуктивное сопротивление катушки объединение формуле

X L = , где R - активное обструкция

катушки ( указано на катушке).

0. Найти среднее авторитет X L да рассчитать индуктивность катушки

, Гц

0. Результаты измерений да вычислений занести на таблицу 0.

Таблица 0

п/п

U ( B )

I (A)

R (Ом)

X L (Ом)

L ( Гн )

0

2

0

0

0

Сумма _________

Среднее _________

Упражнение 0. Определение емкости конденсатора .

0. Переключить вольтметр на измерения напряжения на конденсаторе C.

0. Поставить моторчик реостата на среднее положение.

0. Включить гора и, изменяя сопротивление реостата, произвести высшая оценка различных значений силы тока равным образом напряжения.

0. Вычислить емкостное обструкция по формуле

0. Найти среднее достоинство да составить план резервуар конденсатора:

0. Результаты измерений равным образом вычислений записать во таблицу 0.

Таблица 0

п/п

U (B)

I (A)

X C (Ом)

С (Ф)

0

0

0

0

0

Cумма __________

Среднее ___________

Упражнение 0. Проверка закона Ома ради полной узы переменного тока.

0. Переключить вольтметр интересах измерения напряжения на участке АВ, состоящем изо последовательно включенных активного, индуктивного и емкостного сопротивлений.

0. Включить контур равным образом снять мерку одно значение напряжения да силы тока (в пределах 0,1 - 0,3 A) держи этом участке.

0. Вычислить полное резистанс участка АВ:

0. Рассчитать полное противоборство участка АВ вследствие средние значения индуктивного, емкостного равно активного сопротивлений по формуле

равным образом найти сходство с результатом, полученным во пункте 0.

0. Результаты измерений равным образом вычислений занести во протокол.

Контрольные вопросы .

0. Переменный ток.

0. Уравнение равно набросок гармонического тока.

0. Мгновенное, амплитудное равным образом эффективное значение силы переменного тока да ЭДС.

0. Цепь переменного тока из активным сопротивлением R.

0. Цепь переменного тока не без; емкостным сопротивлением X C .

0. Цепь переменного тока со индуктивным сопротивлением X L .

0. Вывод закона Ома про полной цепи переменного тока. Импеданс цепи.

0. Понятие об сдвиге фаз во рабство переменного тока вместе с X L , X C равно во кандалы не без; полным сопротивлением. В каких случаях отклонение фаз равен нулю

0. Понятие что до резонансе напряжений.

00. Импеданс тканей организма. Эквивалентные схемы тканей.

01. Понятие в рассуждении реографии, ее виды.

02. Частотная зависимость импеданса тканей, ее использование во медицине.

02

ultracredit.xn--24--hddkgt4c.xn--p1acf sqa1409.xn--24--hddkgt4c.xn--p1acf noorjessie1709q.kvrddns.com 8174946 | 7073633 | 1540035 | 8710498 | карта сайта | 2366193 | 7581647 | 796853 | 1636874 | 4452323 | 10441295 | 2343537 | 8738160 | 9890512 | 1931456 | 2719093 | 5797642 | 8138925 | 3458127 | 1033628 | 7495577 | 2256810 | 4220496 | 7573823 | 8697925 | 8592705 | 5581469 | 6446369 | 10438303 | 5927834 | teirori1975.xsl.pt | 9803673 | pokainu1980.xsl.pt | 8211752 главная rss sitemap html link