Технические данные. 
Проверка закона Ома для последовательной цепи переменного тока

Установка собирается по схеме, приведённой на рисунке 11. Источником переменного тока частоты f=50 Гц, w= 2рf=2*3,14*50=314 c-1, является автотрансформатор /ЛАТР/, включённый в сеть напряжением 220 В. Исследуемая цепь состоит из последовательно соединённых реостата Ra, катушки индуктивности L и конденсатора С. Вольтметром, включающимся параллельно участку цепи, измеряется напряжение на R_a, L, C и на полном сопротивлении цепи между точками OO' с выхода ЛАТРа. При этом надо иметь в виду, что вольтметром и амперметром измеряется эффективные значения напряжения и тока, которые связаны с амплитудными значениями при синусоидальном законе изменения тока посредством формул.

I₀ = I_эфф, U₀ = U_эфф .

ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Преподаватель задаёт одно значение силы тока в цепи в пределах I_эфф=0,3−0,7А. Для заданного значения силы тока измеряются с помощью вольтметра напряжения на участках цепи: на C, L, Ra и с выхода ЛАТРа.

Результаты измерений и расчётные величины желательно занести в таблицу 1.

• 2. По результатам измерений вычислить:
  • а) значение активного сопротивления реостата Ra, исходя из формулы (3): R_a=U_a/I.

Вычислить систематическую погрешность измерения R_a,.

учитывая класс точности прибора по формуле.

?R_a /R_a = ?U_a / U_a + ?I / I = г₁U_ном /U_a + г₂I_ном / I,.

где г1 — класс точности вольтметра в относительных единицах, г2 — класс точности амперметра, Uном, Iном — номинальные или предельные значения шкалы приборов, Ua и I — измеренные значения напряжения и тока.

Таблица 1.

б) Вычислить индуктивное сопротивление катушки, исходя из формулы 5:

.

где r — сопротивление проводов катушки, задано на установке.

Вычислить индуктивность катушки, где w=314 Гц Вычислить ДL/L, ?L. Д в) Вычислить ёмкостное сопротивление.

Вычислить ёмкость конденсатора.

Вычислить систематическую (абсолютную и относительную) погрешность для С, исходя из формулы.

г) вычислить полное сопротивление цепи.

и её погрешность.

• д) Вычислить Z по формуле 15: и сравнить со значением Z, вычисленным по формуле 17.
• е) Вычислить сдвиг фаз между током и напряжением

• (18)
• 3. Построить векторную диаграмму напряжений для заданного значения силы тока (в масштабе). Длины слагаемых векторов напряжения должны быть, соответственно выбранному масштабу, равны измеренным значениям напряжений Ua, UL, UC. При этом надо учесть, что напряжение UL сдвинуто по фазе относительно вектора тока на угол ц L = YL, поэтому векторная диаграмма должна иметь вид, показанный на рисунке 10.

Величина результирующего вектора напряжения должна соответствовать измеренному значению U₀, а фазовый угол ц = y — вычисленному по формуле 18 значению ц= y.

Несовпадение значений Z, вычисленных по формулам 15 и 17, значений измеренного U₀ и найденного из векторной диаграммы, происходит из-за того, что в активную часть сопротивления, кроме омического сопротивления проводов катушки индуктивности, вносят вклад потери на перемагничивание сердечника катушки L, которые трудно учесть.