POLITECHNIKA RZESZOWSKA Im. Ignacego Łukasiewicza
Osoby: Koś Przemysław Krajewski Łukasz Krauz Hubert Lamentowicz Marek	Temat ćwiczenia: Pomiary w obwodach 1-fazowych prądu przemiennego.
		Rok: 1 MEDI	Grupa: L-5	Data realizacji zajęć: 9.03.2012	Ocena:
		Rok akademicki: 2011/2012

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pomiarami natężenia prądu i napięcia w jednofazowych obwodach prądu przemiennego, do którego należą:

- Rezystor ( R )

- Kondensator ( C )

- Cewka ( L )

1. Pomiary mostkiem Wheatstone'a

Jednym z etapów ćwiczenia jest pomiar rezystancji mostkiem Wheatstone'a (rezystancji dowolnych i rezystancji cewki indukcyjnej).

Metoda ta polega na porównaniu wartości mierzonej rezystancji z rezystancją wzorcową. Należy ona do grupy metod zerowych, w stanie bowiem zrównoważenia mostka wartość prądu płynącego przez określoną gałąź wynosi zero.

Brak przepływu prądu w obwodzie wskazuje bardzo czuły galwanometr.

Przez galwanometr nie płynie prąd wówczas, gdy potencjały punktów A i B są jednakowe, czyli gdy spadek napięcia na rezystancjach
i
są równe odpowiednio spadkom napięcia na rezystancjach
i
.

Mostek Wheatstone'a zasilany jest z ogniwa suchego o napięciu 4.5 V. Mostkiem tym można mierzyć rezystancje o wartościach od 0.1 do 10⁶Ω.

Schemat ideowy mostka Wheatstone'a

Wartości rezystancji mierzonych metodą mostka Wheatstone'a :

Rezystancja rezystora:

R=950 [Ω]

Rezystancja cewki:

R=96 [Ω]

2. Pomiary prądu i napięć w szeregowym układzie elementów RL.

Elementami pasywnymi w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego mogą być rezystancja
, indukcyjność
i pojemność
. W układzie szeregowym ten sam prąd
płynie przez wszystkie elementy, a napięcie zasilające
jest sumą geometryczną spadków napięć
,
i
na poszczególnych elementach. Impedancję obwodu w postaci zespolonej przedstawia się na wykresie wektorowym.

Poniższy rysunek przedstawia schemat obwodu RL.

Tabela pomiarów:

Lp	CA =0,01		CV =4		CVr =4		CVl =4
		αA	I	αV	U	αV1	UR	αV2	UL
		dz	A	dz	V	dz	V	Dz	V
1.	20	0,2	33,5	134	23,5	94	17	68	Cewka bez rdzenia
2.	30,5	0,305	52	208	37	148	27	108
3.	10	0,10	39,5	158	11	44	36	144		Cewka z rdzeniem
4.	15	0,15	64	256	18	72	58	232

C_V =
,

Badania na oscyloskopie przebiegów w szeregowym układzie
. Na oscyloskop podaje się sygnały będące miarą prądu płynącego przez rezystancję
i spadku napięcia na tej rezystancji. Podobnie postępuje się w przypadku cewki indukcyjnej
. Obserwację przebiegów prądu i napięcia uzyskuje się dzięki następującemu układowi:

3. Pomiary w szeregowym układzie elementów
.

W układzie szeregowym ten sam prąd
płynie przez wszystkie elementy, a napięcie zasilające
jest sumą geometryczną spadków napięć
,
i
na poszczególnych elementach. Poniższy rysunek przedstawia schemat szeregowego układu elementów
.

Tabela pomiarów:

Lp	CA =0,1		CV =4		CVr =4		CVl =4		CVc =4
		αA	I	αA	U	αV1	UR	αV2	UL	αV3	UC
		dz	A	Dz	V	dz	V	dz	V	dz	V
1.	20	0,20	30,5	122	24	96	16,5	66	20	80
2.	40	0,5	62	248	48	192	34	136	41	164

C_V =

Pomiary w równoległym układzie elementów
. W układzie tym to samo napięcie
występuje na poszczególnych elementach, a prąd
pobierany ze źródła jest sumą geometryczną prądów
,
i
. Poniższy rysunek przedstawia schemat równoległego układu elementów
.

Tabela pomiarów:

Lp	CV =4		CA =1		CAr =0,01		CAl =1		CAc =0,01
		αV	U	αA	I	αA1	IR	αA2	IL	αA3	IC
		dz	V	Dz	A	dz	A	dz	A	Dz	A
1.	21,5	86	0,25	0,25	18	0,18	0,24	0,24	22	0,22
2.	43	172	0,5	0,5	34	0,34	0,49	0,49	42	0,42

C_V =

Wzory i oznaczenia użyte przy obliczeniach

Oznaczenia:

— stała woltomierza

— stała amperomierza

— rezystancja rezystora

— indukcyjność cewki

— pojemność kondensatora

— napięcie

— natężenie prądu

— reaktancja indukcyjna

— impedancja

— kąt przesunięcia fazowego

— współczynnik mocy odbiornika

— pulsacja układu

— częstotliwość

Wzory

1. wartość rezystancji mierzonej metodą mostkową:

2. stałe woltomierza i amperomierza:
,

3. prawo Ohma:

4. impedancja:

5. reaktancja indukcyjna:

6. indukcyjność cewki:

7. reaktancja pojemnościowa:

8. susceptancja indukcyjna:

9. susceptancja pojemnościowa:

10. pojemność kondensatora:

11. impedancja zespolona:

12. moduł impedancji zespolonej:

13. współczynnik mocy:

14. konduktancja:

Pomiary w szeregowym układzie elementów

U_l=66V U_c=80V

I=0,2A U_r=96V

U=122V

Pomiary w równoległym układzie elementów

I_c=0.22A I_l=0.24A

I=0.25

U=86V I_r=0.18A

Obserwacje na oscyloskopie przebiegów w szeregowym układzie

1. Przebieg na rezystancji
:

2. Przebieg dla cewki indukcyjnej:

5